一种N型太阳能硅单晶料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种N型太阳能硅单晶料的制备方法，包括如下步骤：加料、熔化、缩颈生长、放肩生长和收尾。本发明专利技术在N型太阳能硅单晶料制备过程中直接观察制备情况，为控制硅单晶料的外形提供了有利条件，利用控制提拉速度控制晶体的直径，能够精密控制生长条件，以较快的速度获得优质大单晶，并且采用了缩颈工艺，对降低晶体的位错密度，减少镶嵌结构，提高晶体的完整性有很大作用。

A preparation method of N type solar silicon single crystal

The invention discloses a preparation method of N type solar silicon single crystal material, which comprises the following steps: feeding, melting, necking growth, shoulder growth and ending. The invention has direct observation on the preparation of N type solar silicon single crystal material, which provides favorable conditions for controlling the shape of silicon single crystal. By controlling the drawing speed to control the diameter of the crystal, the growth conditions can be controlled and the high quality and large single crystal can be obtained at a faster rate, and the necking process is adopted to reduce the crystal. It is of great importance to reduce dislocation density, reduce mosaic structure and improve crystal integrity.

【技术实现步骤摘要】
一种N型太阳能硅单晶料的制备方法
本专利技术涉及一种N型太阳能硅单晶料的制备方法。
技术介绍
在硅单晶中掺杂Ⅴ族元素，如磷或砷，磷和砷原子最外层电子数有五个，它比硅原子的外层电子数多一个电子，做为导体可增加硅的导电性能，这种掺杂的硅叫N型半导体。半导体材料的电学性能与掺杂景多少及掺杂源的纯度有直接的关系，一般在制造这些材料及掺杂过程中，都需要在超净环境下进行,否则不需要的杂质，也变成了掺杂源，污染了半导体材料，严重影响材料和器件的质量。P型硅太阳能电池具有转换效率高，技术成熟等优点，占有世界太阳能电池产量的绝大部分。但在制造过程中，扩散制结工艺需要在温度约1000℃进行，工艺复杂，成品率低。而N型硅太阳能电池生产工艺可在200℃以下进行。符合低成本、高产量、高效率的要求。其次，相同电阻率的N型硅片的少数载流子寿命比P型硅片高。第三，N型硅片对金属污染的容忍度要高于P型硅片。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种N型太阳能硅单晶料的制备方法以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种N型太阳能硅单晶料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)加料：将单晶硅原料及杂质放入石英坩埚内，掺杂物为磷；(2)熔化：加完单晶硅原料于石英埚内后，将长晶炉关闭并抽成真空后充入纯度为99.97％的高纯度氩气，然后打开石墨加热器电源，以14℃/min的速率加热至1200℃，将单晶硅原料熔化，熔化后保温，排除熔体中的气泡；(3)缩颈生长：当熔体的温度稳定之后，将一根直径为12mm的籽晶慢慢浸入硅熔体中，将籽晶快速向上提升，晶棒以15rpm旋转，坩埚以－6rpm旋转，使长出的籽晶的直径为4mm-17mm，长为24-36mm；(4)放肩生长：长完细颈之后，晶棒以10rpm旋转，坩埚以－5rpm旋转，降低熔体温度至700℃-720℃，逐步增大直径，使得晶体的直径渐渐增大到26mm；(5)收尾：在晶体硅结束生长时，晶体硅的生长速度再次加快，同时升高硅熔体的温度到1400℃，使得晶体硅的直径不断缩小，形成一个圆锥形，最终晶体硅离开液面，单晶硅生长完成。有益效果：本专利技术在N型太阳能硅单晶料制备过程中直接观察制备情况，为控制硅单晶料的外形提供了有利条件，利用控制提拉速度控制晶体的直径，能够精密控制生长条件，以较快的速度获得优质大单晶。具体实施方式下面具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述说明。具体实施例1:一种N型太阳能硅单晶料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)加料：将单晶硅原料及杂质放入石英坩埚内，掺杂物为磷；(2)熔化：加完单晶硅原料于石英埚内后，将长晶炉关闭并抽成真空后充入纯度为99.97％的高纯度氩气，然后打开石墨加热器电源，以14℃/min的速率加热至1200℃，将单晶硅原料熔化，熔化后保温，排除熔体中的气泡；(3)缩颈生长：当熔体的温度稳定之后，将一根直径为12mm的籽晶慢慢浸入硅熔体中，将籽晶快速向上提升，晶棒以15rpm旋转，坩埚以－6rpm旋转，使长出的籽晶的直径为4mm，长为24mm；(4)放肩生长：长完细颈之后，晶棒以10rpm旋转，坩埚以－5rpm旋转，降低熔体温度至700℃，逐步增大直径，使得晶体的直径渐渐增大到26mm；(5)收尾：在晶体硅结束生长时，晶体硅的生长速度再次加快，同时升高硅熔体的温度到1400℃，使得晶体硅的直径不断缩小，形成一个圆锥形，最终晶体硅离开液面，单晶硅生长完成。具体实施例2:一种N型太阳能硅单晶料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)加料：将单晶硅原料及杂质放入石英坩埚内，掺杂物为磷；(2)熔化：加完单晶硅原料于石英埚内后，将长晶炉关闭并抽成真空后充入纯度为99.97％的高纯度氩气，然后打开石墨加热器电源，以14℃/min的速率加热至1200℃，将单晶硅原料熔化，熔化后保温，排除熔体中的气泡；(3)缩颈生长：当熔体的温度稳定之后，将一根直径为12mm的籽晶慢慢浸入硅熔体中，将籽晶快速向上提升，晶棒以15rpm旋转，坩埚以－6rpm旋转，使长出的籽晶的直径17mm，长为36mm；(4)放肩生长：长完细颈之后，晶棒以10rpm旋转，坩埚以－5rpm旋转，降低熔体温度至720℃，逐步增大直径，使得晶体的直径渐渐增大到26mm；(5)收尾：在晶体硅结束生长时，晶体硅的生长速度再次加快，同时升高硅熔体的温度到1400℃，使得晶体硅的直径不断缩小，形成一个圆锥形，最终晶体硅离开液面，单晶硅生长完成。上述所提的实施例，仅是说明本专利技术的技术特点和优选方式。对于本领域技术人员来说，在不脱离本专利技术创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N型太阳能硅单晶料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)加料：将单晶硅原料及杂质放入石英坩埚内，掺杂物为磷；(2)熔化：加完单晶硅原料于石英埚内后，将长晶炉关闭并抽成真空后充入纯度为99.97％的高纯度氩气，然后打开石墨加热器电源，以14℃/min的速率加热至1200℃，将单晶硅原料熔化，熔化后保温，排除熔体中的气泡；(3)缩颈生长：当熔体的温度稳定之后，将一根直径为12mm的籽晶慢慢浸入硅熔体中，将籽晶快速向上提升，晶棒以15rpm旋转，坩埚以－6rpm旋转，使长出的籽晶的直径为4mm‑17mm，长为24‑36mm；(4)放肩生长：长完细颈之后，晶棒以10rpm旋转，坩埚以－5rpm旋转，降低熔体温度至700℃‑720℃，逐步增大直径，使得晶体的直径渐渐增大到26mm；(5)收尾：在晶体硅结束生长时，晶体硅的生长速度再次加快，同时升高硅熔体的温度到1400℃，使得晶体硅的直径不断缩小，形成一个圆锥形，最终晶体硅离开液面，单晶硅生长完成。

【技术特征摘要】
1.一种N型太阳能硅单晶料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)加料：将单晶硅原料及杂质放入石英坩埚内，掺杂物为磷；(2)熔化：加完单晶硅原料于石英埚内后，将长晶炉关闭并抽成真空后充入纯度为99.97％的高纯度氩气，然后打开石墨加热器电源，以14℃/min的速率加热至1200℃，将单晶硅原料熔化，熔化后保温，排除熔体中的气泡；(3)缩颈生长：当熔体的温度稳定之后，将一根直径为12mm的籽晶慢慢浸入硅熔体中，将籽晶快速向上提...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：卡姆丹克太阳能江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32