[发明专利]浮法冶金熔融析出杂质提纯生产太阳能多晶带硅

说明书

发明领域

本发明涉及一种生产太阳能多晶带硅杂质提纯及生长方法，用浮法冶金融熔析 出杂质提纯制造太阳能多晶带硅，过程具有杂质提纯、工艺简单、节能降耗、易扩 大规模的特点，尤其涉及光电产业及半导体产业的多晶硅制作领域。

背景技术

目前，太阳能级多晶硅的提纯制备工艺主要是采用高纯SiHCl₃和流化床过程来 制备粒状高纯多晶硅，此法的缺点是工艺复杂，因而提纯成本高昂。

而现有的带硅即所谓片状硅，在生长的过程中直接生长出薄片状的硅板，再切 成硅片。目前商业上较普遍采用的是条带(string ribbon)法、蹼状(dendritic web) 法、定边喂膜生长(EFG-Edge-defined film-fed growth)法、薄膜硅等。这些方法 都普遍存在一个问题，晶粒细小，缺陷密度高；规模化很小，能耗高，产能很低。

发明内容

本发明的目的之一就是克服行业内上述两个工艺的技术缺点，采用简易工艺过 程，构建规模化生产工艺框架，解决制造规模难以扩大的问题。发明的目的之二是 节能降耗，提高材料的利用率，降低生产成本。

本发明的技术方案是：以高纯石墨坩埚为液槽，以Bi-Si融体为基本母液成分， 采用真空电阻炉设备作为整个体系的升温装置，通过改变母液成分和组分比，通过 调整升温、降温曲线、改变真空室压力等一系列宏观措施，调控微观硅晶体从母液 中析出凝结状态及生长速度，由于硅多晶体比重比混和液轻很多，因此上浮母液液 面上。控制好加Bi-Si料、加热、降温等条件，可以达到连续生产。

将上述操作得到的带硅，在惰性气体保护下采用激光退火、灯光退火、电子束 退火、区熔退火等再结晶实验手段进行再处理，可改善晶体结构，促使晶粒长大， 减少内部缺陷，从而提高太阳能电池的效率。

上述两个实验过程都有一定杂质提纯作用。如果得到的样品未达到纯度技术要 求，重复上述试验过程，并有针对性地调整相关工艺参数。

本发明的有益效果是：

1.工艺过程更简单。

2.生产成本更低。

3.降低生产能耗。

4.简化生产设备。

5.更适于大规模生产。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1是在真空炉内的第一次结晶。

图1中，真空电阻炉(1)，石墨坩埚(2)，结晶的带硅(3)，加热装置(4)， Bi-Si混和母液(5)。

附图2是结晶的带硅在激光等条件下的再结晶。

图2，激光发生装置(1)，惰性气体调节(2)，石墨坩埚(3)，带硅(4)，衬 底(5)。

实施例：将硅与铋按1∶5的比例放入石墨坩锅，并一同放入真空电阻炉内，然 后抽真空到10Pa以下，加热到1500度，恒温3小时，然后降低温度到1400度，保 温3小时，停止加热，自然冷却到室温。取出带硅后在氩气的保护下进行激光加热 熔化后退火，促使带硅再结晶。