一种P型中低阻硅芯载体的制作方法技术

一种P型中低阻硅芯载体的制作方法，本发明专利技术涉及一种P型中低阻硅芯载体的制作方法，尤其是一种用化学气相沉积方法制备高纯度多晶硅过程中，所需要的P型中低阻硅芯载体的制作方法。该方法的特点是包含以下步骤：选取高纯原料硅锭；在原料硅锭端头处钻一柱形孔，清洗并干燥该孔；将处理后的原料硅锭放置入区熔炉内并固定；从冷藏箱内迅速取出适量高纯金属镓放进原料硅锭端头的柱形孔内，封口；进行区熔拉制硅芯操作后，得到P型中低阻硅芯载体。用该方法制作的载体掺杂均匀，可以降低或基本抑制晶硅光伏电池的光致衰减现象，解决了多晶硅化学气相沉积用N型硅芯载体电阻率不均匀和额外补偿的问题。

Method for manufacturing P type medium low resistance silicon core carrier

A method of making P type low resistivity silicon core carrier, the invention relates to a preparation method of P type low resistivity silicon core carrier, especially a chemical vapor deposition method for preparing high purity polysilicon process, manufacturing method of P type low resistivity silicon core carrier need. The feature of this method is that comprises the following steps: selecting high pure raw materials in the raw material of silicon ingot ingot; the ends of drilling a cylindrical hole, the hole cleaning and drying; raw material of silicon ingot processed into zone melting furnace and fixed into the raw material; silicon ingot end cylindrical hole from the freezer quickly remove the amount of high purity gallium, sealing; of zone melting silicon core drawn after the operation, P type low resistivity silicon core carrier. The carrier prepared by the method of uniform doping, the attenuation can reduce or inhibit the basic amorphous silicon solar cells with light, solved by N type silicon core carrier resistivity is not uniform and the additional compensation for chemical vapor deposition of polysilicon problems.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种P型中低阻硅芯载体的制作方法，尤其是一种用化学气相沉积方法制备高纯度多晶硅过程中，所需要的P型中低阻硅芯载体的制作方法。
技术介绍
高纯多晶硅的生产一般采用在还原炉内的化学气相沉积方法，是将载体硅芯电阻性加热到适合晶体生长的温度(1100°c左右)，通入适当的高纯中间气体(如三氯氢硅、氢气，或硅烷)，在载体表面不断生长出新的高纯晶体，从而获得多晶硅产品。由于使用同质的硅芯可以避免其它导电材料载体对多晶硅污染和载体与多晶硅分离等问题，目前用于多晶硅还原炉内沉积的主要载体是Φ6πιπι φ 15mm的硅芯，而高纯硅芯在常温下电阻率很高， 可达到数千Ω ·_，此时若施加常规电源硅芯是不能导电的，更不会有电阻性加热使硅芯表面达到110(TC左右高温。为了解决上述问题，目前普遍采用两种方案①高压击穿后接常规电源；②采用外置式预加热器预热至600°C左右接常规电源。高压击穿的缺点是高压电控系统和加热启动程序复杂，对电极绝缘材料的性能要求高，易发生电极放电现象；外置式预热器预热的缺点是需要额外增加设备和装置，加热启动程序也比较复杂，在预加热结束后需要打开预加热器连接法兰取出外置式预加热器，会造成炉内空气置换不完全以及容易出现安全事故。较理想的硅芯加热启动方式为中压直接导电加热，利用对硅芯的掺杂以降低硅芯的电阻率(约10 100Ω 即可以实现这样的启动方式，目前工业生产已经采用N型磷掺杂以达到降低硅芯电阻率的要求。而光伏电池大都使用P型导电类型，在由多晶硅原料拉制单晶硅锭或铸造多晶硅锭并制成硅片的过程中必须进行额外的P型补偿。如果直接采用P型硅芯沉积多晶硅，将会降低P/N型补偿度，有助于提高多晶硅产品质量。另外由于N 型磷掺杂采用原料硅棒表面刷涂掺杂剂，操作重现性差，硅芯的纵向电阻率分布不均勻，在高压击穿时有可能造成硅芯局部温度过高而导致硅芯熔断；而采用中子辐照将硅同位素转变为磷进行N型磷掺杂，其周期长、成本高。P型硅芯属于空穴导电，一般在其制备过程中掺入元素周期表中的IIIA族元素以达到合适的导电类型和电阻率值。常用的硼元素掺杂可以有效降低硅芯电阻率，在传统太阳能电池制作技术中也基本是采用掺硼硅片。但掺硼晶硅中的替位硼和晶硅中间隙态的氧原子在光照或载流子注入下会形成硼氧复合体，成为深能级复合中心，这会降低少数载流子的寿命和扩散长度，导致光伏电池的效率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种P型中低阻硅芯载体的制作方法。本专利技术的技术方案是该方法的特点是包含以下步骤 a.选取高纯原料硅锭；b.在原料硅锭端头处钻一柱形孔，清洗并干燥该孔；c.将处理后的原料硅锭放置入区熔炉内并固定；d.从冷藏箱内迅速取出适量高纯金属镓放进原料硅锭端头的柱形孔内，封口； 金属镓用量Mto的计算方法为Mca= Cs*mGa*VK / Na*K。Cs(cm-3)是硅中掺杂镓元素的预期浓度，ITito为(^的原子量，Na为阿伏伽德罗常数， Ve(cm3)是区熔时的熔区体积，K0为镓的平衡分凝系数，K0=O. 008。e.进行区熔拉制硅芯操作。本专利技术具有如下的优点和效果1、由于镓元素在硅中的分凝系数仅为0. 008，将适量的高纯镓放置硅棒的端头，利用镓元素在硅中较小的分凝系数，微量镓元素随着熔区的移动可均勻进入固体硅芯中，并在整个硅芯长度上均勻分布，从而获得电阻率均勻分布的P型中低阻硅芯。2、由于采用金属镓掺杂，从而避免硼元素的引入，可以降低或基本抑制晶硅光伏电池的光致衰减现象。3、解决了多晶硅化学气相沉积用N型硅芯载体电阻率不均勻和额外补偿的问题。附图说明图1为原料硅锭端头钻孔位置及放置镓的方法示意图。 具体实施例方式该方法包括以下步骤对原料硅锭根据导电类型和电阻率大小进行分类，对原料硅锭进行切割整理，使直径D =30mm、长度L = 400mm，在原料硅锭端头钻一柱形孔(如图1所示)，容积约1cm3，对硅锭进行清洗、干燥，将清洗、干燥后的原料硅锭放置入区熔炉内并固定；从冷藏箱内迅速取出金属镓Mca，放入原料硅锭端头的柱形孔中(Mto的计算方法为Mea= Cs *mea*VK /Na* K0其中，Ktl=O. 008，本例中掺杂镓元素的预期浓度Cs为1015cm_3，Ga的原子量为69. 7，熔区体积Ve为15cm3, K0=O. 008，经计算，本例中Mca为0. 21mg),将事先切割成型的硅块(盖子)放在硅锭端头柱形孔处，大小以盖住镓为宜；调节高频电源，使硅锭端头处的硅与镓熔化并形成共熔体，进行区熔拉硅芯操作；最后，得到P型中低阻硅芯载体。硅芯电阻率约为 15 Ω ^cm0图1中，1一原料硅锭、2—柱形孔、3—盖子、4一金属镓。权利要求1. 一种P型中低阻硅芯载体的制作方法，其特征在于该方法包含以下步骤a.选取高纯原料硅锭；b.在原料硅锭端头处钻一柱形孔，清洗并干燥该孔；c.将处理后的原料硅锭放置入区熔炉内并固定；d.从冷藏箱内迅速取出适量高纯金属镓放进原料硅锭端头的柱形孔内，封口； 金属镓用量Mto的计算方法为Mca= Cs*mGa*VK / Na*K。Cs(cm-3)是硅中掺杂镓元素的预期浓度，ITito为(^的原子量，Na为阿伏伽德罗常数， Ve(cm3)是区熔时的熔区体积，K0为镓的平衡分凝系数，K0=O. 008 ；e.进行区熔拉制硅芯操作。全文摘要一种P型中低阻硅芯载体的制作方法，本专利技术涉及一种P型中低阻硅芯载体的制作方法，尤其是一种用化学气相沉积方法制备高纯度多晶硅过程中，所需要的P型中低阻硅芯载体的制作方法。该方法的特点是包含以下步骤选取高纯原料硅锭；在原料硅锭端头处钻一柱形孔，清洗并干燥该孔；将处理后的原料硅锭放置入区熔炉内并固定；从冷藏箱内迅速取出适量高纯金属镓放进原料硅锭端头的柱形孔内，封口；进行区熔拉制硅芯操作后，得到P型中低阻硅芯载体。用该方法制作的载体掺杂均匀，可以降低或基本抑制晶硅光伏电池的光致衰减现象，解决了多晶硅化学气相沉积用N型硅芯载体电阻率不均匀和额外补偿的问题。文档编号C30B13/00GK102162122SQ201110037060公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月14日 优先权日2010年11月26日专利技术者施正荣, 王体虎 申请人:亚洲硅业(青海)有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种Ｐ型中低阻硅芯载体的制作方法，其特征在于该方法包含以下步骤：ａ．选取高纯原料硅锭；ｂ．在原料硅锭端头处钻一柱形孔，清洗并干燥该孔；ｃ．将处理后的原料硅锭放置入区熔炉内并固定；ｄ．从冷藏箱内迅速取出适量高纯金属镓放进原料硅锭端头的柱形孔内，封口；金属镓用量ＭＧａ的计算方法为：ＭＧａ＝　ＣＳ＊ｍＧａ＊ＶＲ　／　ＮＡ＊ＫｏＣｓ（ｃｍ－３）是硅中掺杂镓元素的预期浓度，ｍＧａ为Ｇａ的原子量，ＮＡ为阿伏伽德罗常数，ＶＲ（ｃｍ３）是区熔时的熔区体积，Ｋ０为镓的平衡分凝系数，Ｋ０＝０．００８；ｅ．进行区熔拉制硅芯操作。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王体虎，施正荣，
申请(专利权)人：亚洲硅业青海有限公司，
类型：发明
国别省市：63