[发明专利]太阳能多晶硅片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅片制备技术领域，尤其是一种太阳能多晶硅片的制备方法。

背景技术

能源是人类社会存在和发展的物质基础，18世纪以来，建立在煤炭、石油和天然气基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。然而，大规模使用化石类燃料所带来的严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国家之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至冲突和战争，这对人类的生存和发展均构成了严重的威胁。因此，新能源和可再生能源的开发和利用已成为人类社会未来繁衍生息的基石。

太阳是一座聚合核反应器，它不仅资源丰富、取之不尽、用之不竭、处处均可开发利用、无污染、不会破坏生态平衡等优点，并一刻也不停息地把它巨大地能量源源不断地传送到地球上来。因此太阳能的开发和利用将带来很好的社会、环境和经济效益。在这样的背景下，联合国1961年于罗马、1981年于肯尼亚首都内罗毕、1992年于巴西、1996年于津巴布韦首都哈拉雷召开了开发利用新能源和可再生能源的会议，更是将太阳能的开发利用列入21世纪发展的日程。

太阳电池是利用太阳光与材料相互作用直接产生电能，是大规模开发利用太阳能中最受瞩目的项目之一。它的应用可以解决人类社会发展在能源需求方面的三个问题：开发宇宙空间所需的连续不断的能源；地面一次能源的获得，解决目前地面能源面临的化石类燃料资源减少与环境污染的问题；日益发展的消费电子产品随时随地的供电问题。特别是太阳电池在使用中不释放包括CO₂在内的任何气体，这对改善生态环境、缓解温室气体的有害作用具有重大意义。因此太阳电池有望成为21世纪的重要新能源，一些发达国家竞相增加技术与产业的投入以占领日益扩大的太阳电池市场。

目前，应用最广的太阳电池是晶体硅电池，今后将仍然以晶体硅太阳电池为主。因为硅的储量在世界上是最丰富的，而且晶体硅太阳电池的制备工艺最成熟，也相对简单，有利于大规模应用。但是，对于制造晶体硅太阳电池的原料——太阳级多晶硅的制造技术，已成为制约晶体硅太阳电池产业发展和太阳电池应用的瓶颈。

目前，太阳级多晶硅片的制造流程为：

(1)冶金级硅+氯化氢三氯氢硅(冶金级硅纯度：3N)；

(2)三氯氢硅(冶金级纯度：3N)提纯6N；

(3)三氯氢硅(6N)+氢气西门子法太阳级硅(6N)；

(4)太阳级硅(6N)熔炼铸锭太阳级多晶硅锭；

(5)太阳级多晶硅锭切片太阳级多晶硅片；

其中，有资料显示西门子法还原多晶硅的工艺过程是非常耗电的，而且采用西门子法还原出的多晶硅材料，还必须再次熔炼后铸成多晶硅锭料。这又是一个非常耗电的工艺过程。多晶硅锭料必须经过切片，才能成为制造太阳电池的多晶硅片，在切片过程中至少要损失三分之一的硅材料。因此，采用西门子方法制造多晶硅片既耗能，又浪费硅材料，使太阳级多晶硅材料的价格居高不下，直接导致了多晶硅太阳电池的高价格。昂贵的多晶硅片，严重影响了多晶硅太阳电池的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明的目的在于提供一种新的用于制作太阳电池的多晶硅片的制备工艺，克服传统方法的能耗高、利用率低和制成品价格高的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能多晶硅片的制备方法，是在柔性衬底上生长出用于制作太阳能电池的柔性多晶硅片的工艺，具体说具有如下工艺过程：

一)将柔性衬底经过清洗处理，除去表面污物和氧化层后，装入化学气相沉积反应炉中；

二)化学气相沉积反应炉内抽真空，真空度应达到1×10^-4Pa以上，待真空抽好后再往化学气相沉积反应炉内通氢气；

三)将化学气相沉积反应炉加热，加热温度1273—1473K；

四)待温度稳定后，通入三氯氢硅和氢气，发生如下反应

五)反应生成的硅原子连续沉积在柔性衬底上，生长形成柔性多晶硅薄膜片；

六)生长结束以后，停止三氯氢硅输入，继续通氢气，降温；

七)待温度降到室温以后，停止氢气输入，通入氮气1-2小时；

八)关闭真空泵，待化学气相沉积反应炉内的压力升到标准大气压以后，停止氮气输入，取出生长形成的柔性多晶硅薄膜片。

具体的说：所述的柔性衬底为不锈钢箔或铜箔或铝箔或聚合物薄膜或玻璃或前述的任一种材料与硅形成的复合材料，使用前述的任一种材料与硅形成的复合材料作为柔性衬底更有利于硅原子在柔性衬底上的沉积生长。