[发明专利]多晶硅锭及其制造方法、太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及单晶硅、多晶硅的制造技术和光电领域，尤其涉及一种多晶硅锭及其制造方法、太阳能电池。

背景技术

太阳能电池可将光能转换为电能，光电转换效率的高低以及电池衰减的快慢是衡量太阳能电池质量好坏的重要参数。目前，根据材料的不同，太阳能电池主要分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池两种。

其中，单晶硅锭是将含有掺杂剂的硅原料熔融后，将结晶硅拉出熔融区域而结晶形成的，通常生产单晶硅锭的方法有熔体直拉法(Czochralski，简称CZ法)和悬浮区熔法(简称FZ法)，CZ法是将单晶硅锭从熔融的硅液中缓慢拉出，FZ法是通过熔融区域供应固体材料并在所述熔融区域的另一侧上重新凝固。

由于晶粒间的取向是固定的，因此单晶硅太阳能电池的光电转换效率较高，但是，从生产成本上来看，采用这两种方法生产的单晶硅单次产量少，而且生产成本较高，尤其是FZ法生产的单晶硅棒的尺寸较小；从生产的单晶硅棒的性能上来看，单晶硅棒中包含径向分布的杂质和缺陷，如氧诱导堆垛层错(OSF)的环和空隙，或者空位团的“漩涡”缺陷，以CZ法为例，由于石英坩埚的使用，在单晶硅锭内部不可避免的就会包含较多的氧杂质，氧杂质与掺杂的硼结合后产生的硼氧(B-O)复合体又是引发太阳能电池衰减的主要因素，因此，使用这种单晶硅棒制作的太阳能电池的衰减系数较高。

多晶硅锭通常是采用铸造的方法加工而成的，铸造多晶硅是将熔融的原料硅置于石英坩埚中，并通过控制熔融硅的冷却过程，使熔融硅结晶后得到的。相对于单晶硅锭，多晶硅锭内存在较多的缺陷，晶粒小，常规多晶硅晶粒之间的晶界和位错较多，从而造成了电荷载流子的快速复合，导致少子寿命低，并且，由于晶粒之间的取向是随机的，导致难以对晶片表面进行较好的织构，使得常规多晶硅太阳能电池比单晶硅太阳能电池的光电转换效率低，但是多晶硅锭内的氧含量能够控制在较好的水平，从而使得多晶硅太阳能电池的衰减系数较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多晶硅锭及其制造方法、太阳能电池，相对于现有技术中的单晶硅太阳能电池，采用本发明实施例提供的多晶硅锭生产出的太阳能电池的成本底、衰减系数更低，同时，相对于现有技术中的多晶硅太阳能电池，采用本发明实施例提供的多晶硅锭生产出的太阳能电池的光电转换效率更高。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种多晶硅锭的制造方法，包括：

在多晶硅锭生长炉内的容器底部铺设籽晶，形成籽晶层；

将固态的硅原料装载到所述籽晶层的上方；

对所述容器进行加热，熔化所述硅原料和部分所述籽晶层，以形成液体层，至少保持与所述容器底部接触的部分籽晶层为固态；

控制所述多晶硅锭生长炉内的热场，对所述液体层进行结晶形成结晶层，以使固液界面向远离所述容器底部的方向移动；

所述固液界面向远离所述容器底部的方向移动相应距离后，进入回熔结晶过程，至少执行一次所述回熔结晶过程后，得到多晶硅锭；

其中，所述回熔结晶过程包括，控制所述多晶硅锭生长炉内的热场，对所述结晶层进行回熔，使所述固液界面向靠近所述容器底部的方向移动，之后，控制所述多晶硅锭生长炉内的热场，对液体层进行结晶，以使所述固液界面向远离所述容器底部的方向移动，所述固液界面向靠近所述容器底部的方向移动的距离小于所述固液界面向远离所述容器底部的方向移动的距离。

优选的，所述多晶硅锭含有连续的大尺寸的单晶硅区域，所述单晶硅区域的晶体学取向与位于其下方的所述籽晶的晶体学取向相同。

优选的，所述籽晶为晶体学取向为(100)、(110)或(111)的单晶硅。

优选的，将固态的硅原料装载到所述籽晶层的上方的过程具体为：

将小颗粒的硅原料装载到所述籽晶层的上方，以填充所述籽晶间的缝隙以及所述籽晶层与所述容器侧壁间的缝隙；

将大体积的硅原料装载到所述小颗粒硅原料的上方。

优选的，所述籽晶层的厚度为10mm-100mm。

优选的，第一次开始结晶时，固态籽晶层的厚度为1mm-50mm。

优选的，所述籽晶层的面积占据所述容器底部面积的50％-99％。

优选的，所述容器为石英坩埚、碳化硅坩埚或氮化硅坩埚。

本发明实施例还公开了一种采用上述方法制作的多晶硅锭，所述多晶硅锭包含晶体学取向一致的连续大尺寸的单晶硅区域。

本发明实施例还公开了一种太阳能电池，采用以上所述的多晶硅锭，包括：