本发明专利技术涉及一种提高多晶硅光伏电池转换效率的方法，包括以下步骤：1)将需要进行处理的多晶硅基材料置于热等静压炉炉腔中，炉腔发热体为石墨、钼、钽或二硅化钼；2)向抽取真空的炉腔中通入惰性气体，使炉腔内惰性气体的浓度达到99.999％以上；3)加热炉腔，以0.1～30℃/分钟的速率使其升温至900～1380℃，并在该温度下保温0.1～10小时，炉腔压力为0.5～250MPa；4)以10～50℃/分钟的速率冷却至室温，炉腔压力逐渐减小至大气压，开炉腔，取出多晶硅基材料。采用本方法后多晶硅的少子寿命得到提高，多晶硅的微缺陷含量得到大幅度降低，由此制备的光伏电池转换效率得到提升。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
在晶体的生长过程中，由于热应力和杂质等因素的共同作用，不可避免地会出现空位、位错、晶界等微缺陷。这类微缺陷具有不同于完美晶体周期性结构的原子排列方式， 作为活性中心而显著影响着晶体的电、光、磁、热等物理性能。因此有针对性地减少甚至消除微缺陷是晶体生长的一个重要目标。热等静压技术是一种采用气体在适当高温下对烧结体进行均勻加压的技术。当炉膛温度达到烧结体晶粒的软化温度(熔点的75 95%)而又低于其熔点时，原子的活性较高，扩散速率加快。此时对烧结体施以惰性气体(或混有烧结体材料本身的蒸汽)加压，外来压力会驱使不规则排列原子的扩散，达到快速降低晶体微缺陷的目的。日本株式会社神户制钢所在所申请的日本专利(P2001-158700A)中提出，采用热等静压技术对单晶体或纯度不低于99. 999999999%的多晶体进行热处理，期望通过该方式来消除晶体微缺陷。日本的Mitsubishi Materials Silicon Corporation又在美国申请的专利(US 6447600B1)中针对单晶体提出采用热等静压来降低晶体微缺陷。上述两项专利主要都是针对单晶体(如GaAs、InP, ZnS, Si等)，但单晶体的微缺陷浓度相对于多晶体存在数量级的差异，微缺陷对多晶体性能的影响要远高于对单晶体的影响，因此，降低多晶体的微缺陷在实际生产中将发挥更重要的意义。虽然在专利P2001 -158700A中亦提到对多晶体的热处理，但对多晶体的纯度限制在不低于 99. 999999999%的高纯量级。近年来，多晶硅光伏电池得到了迅猛发展，采用廉价的低纯度冶金级硅(6N 8N) 所制备的光伏电池转换效率亦达到了 15 17%，该种多晶硅中由于存在点缺陷、位错、晶界等大量微缺陷，作为少子复合中心而限制了转换效率的进一步提高。因此，针对制备光伏电池用的多晶硅的热等静压处理技术，将会显著提高晶体的少子寿命，从而提升转换效率， 并同时降低光伏发电成本，对光伏领域的高效化、低成本化意义重大。多晶硅光伏电池对杂质非常敏感，因此传统的石墨发热体可能会因为渗碳等原因而导致热处理的多晶硅中碳含量偏高，造成晶体的污染。针对此种弊端，本专利技术特提出两种方案来解决。一是采用高熔点的惰性金属如钽箔来包裹多晶硅晶体；二是更改石墨发热体为MoSi2等其它惰性发热体。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种降低晶体硅微缺陷从而提高光电转换效率的方法，采用的热等静压处理手段能有效减少晶体硅中的微缺陷含量，延长少子复合寿命， 提高光电转换效率。本专利技术所采用的技术方案为一种，包括以下步骤1)将需要进行处理的多晶硅基材料置于热等静压炉炉腔中，炉腔发热体为石墨、 钼、钽或二硅化钼；2)向抽取真空的炉腔中通入惰性气体，使炉腔内惰性气体的浓度达到99. 999% 以上；3)加热炉腔，以0. 1 30°C /分钟的速率使其升温至900 1380°C，并在该温度下保温0. 1 10小时，炉腔压力为0. 5 250MPa ；4)以10 50°C /分钟的速率冷却至室温，炉腔压力逐渐减小至大气压，开炉腔， 取出多晶硅基材料。所述的步骤2)中通入的惰性气体为氩气或氮气，所述的多晶硅基材料为多晶硅硅锭、多晶硅硅片或多晶硅电池片。通过上述方法处理过的多晶硅基材料，其微结构特征表现在硅基材料的微缺陷含量得到大幅度的降低。如位错浓度从IO5个/cm2降低至IO4个/cm2量级，晶界浓度从3 10cm/cm2 减少至 0. 5 lcm/cm2。通过上述方法处理过的晶体硅基材料，其性能特征表现在硅基材料的少子寿命得到大幅度提高。如裸硅片的少子寿命从1 3 μ s提高至7 10 μ S，多晶硅电池片的少子寿命从15 20 μ S提高至30 40 μ S。注少子寿命在semiIab公司生产的wt_2000上采用同一注入浓度测试。通过上述方法处理过的多晶硅基材料，其性能特征表现在电池片或由其采用相同方法制备的电池片的光电转换效率得到大幅度提升。如多晶硅电池片的光电转换效率由 16. 8%提高至17. 5%，单晶硅电池片的光电转换效率由18.0%提高至18.5%。通过上述方法处理过的晶体硅基材料，其应用特征表现在硅片或电池片的切割、 扩散、印刷、烧结过程中，良率得到了提高。如硅锭切割的良率由68%提高至72%。本专利技术的有益效果是采用本方法后多晶硅的少子寿命得到提高，多晶硅的微缺陷含量得到大幅度降低。具体实施例方式实施例1将铸锭多晶硅硅锭置于热等静压炉炉腔中，通入高纯氩气，经过多次的抽取真空和洗气后使得炉腔内氩气浓度大于99. 995%。炉腔以0. I0C /分钟的速率升温至1380°C， 在该温度下保温0. 1小时，炉腔压力为250MPa。随后以50°C /分钟的速率冷却至室温，压力逐渐减小至大气压，开炉腔，取出铸锭多晶硅硅锭。经过上述热处理前，铸锭多晶硅硅锭的少子寿命为0.5 μ S，热处理后提升至 Llys0实施例2将厚度为180 μ m的铸锭多晶硅硅片置于热等静压炉炉腔中，硅片上下用抛光钽箔包裹。通入高纯氮气，经过多次的抽取真空和洗气后使得炉腔内氮气浓度大于99. 99%。 炉腔以5°C /分钟的速率升温至1300°C，在该温度下保温1小时，炉腔压力为200MPa。随后以40°C /分钟的速率冷却至室温，压力逐渐减小至大气压，开炉腔，取出由钽箔包裹的硅片。经过上述 热处理前，硅片的位错密度从IO5CnT2数量级，热处理后降至IO4CnT2数量级。实施例3将铸锭多晶硅电池片置于热等静压炉炉腔中，硅片上下用抛光钽箔包裹，炉腔内发热体为MoSi2。通入高纯氮气，经过多次的抽取真空和洗气后使得炉腔内氮气浓度大于 99. 999%。炉腔以50°C /分钟的速率升温至1200°C，在该温度下保温10小时，炉腔压力为 0. 5MPa。随后以10°C /分钟的速率冷却至室温，压力逐渐减小至大气压，开炉腔，取出由钽箔包裹的电池片。经过上述热处理前，电池片的转换效率为16. 5%，热处理后提升至17. 3%。以上说明书中描述的只是本专利技术的具体实施方式，各种举例说明不对本专利技术的实质内容构成限制，所属
的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离专利技术的实质和范围。权利要求1.一种，其特征在于包括以下步骤1)将需要进行处理的多晶硅基材料置于热等静压炉炉腔中，炉腔发热体为石墨、钼、钽或二硅化钼；2)向抽取真空的炉腔中通入惰性气体，使炉腔内惰性气体的浓度达到99.999%以上；3)加热炉腔，以0.1 30°C /分钟的速率使其升温至900 1380°C，并在该温度下保温0. 1 10小时，炉腔压力为0. 5 250MPa ；4)以10 50°C/分钟的速率冷却至室温，炉腔压力逐渐减小至大气压，开炉腔，取出多晶硅基材料。2.如权利要求1所述的，其特征在于所述的步骤2)中通入的惰性气体为氩气或氮气。3.如权利要求1所述的，其特征在于所述的多晶硅基材料为多晶硅硅锭、多晶硅硅片或多晶硅电池片。全文摘要本专利技术涉及一种，包括以下步骤1)将需要进行处理的多晶硅基材料置于热等静压炉炉腔中，炉腔发热体为石墨、钼、钽或二硅化钼；2)向抽取真空的炉腔中通入本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种提高多晶硅光伏电池转换效率的方法，其特征在于包括以下步骤：１）将需要进行处理的多晶硅基材料置于热等静压炉炉腔中，炉腔发热体为石墨、钼、钽或二硅化钼；２）向抽取真空的炉腔中通入惰性气体，使炉腔内惰性气体的浓度达到９９．９９９％以上；３）加热炉腔，以０．１～３０℃／分钟的速率使其升温至９００～１３８０℃，并在该温度下保温０．１～１０小时，炉腔压力为０．５～２５０ＭＰａ；４）以１０～５０℃／分钟的速率冷却至室温，炉腔压力逐渐减小至大气压，开炉腔，取出多晶硅基材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：熊震，张弛，付少永，黄振飞，刘振淮，黄强，
申请(专利权)人：常州天合光能有限公司，
类型：发明
国别省市：32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。