[发明专利]石英坩埚及其制作方法、P型硅铸锭及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池制作领域，具体而言，涉及一种石英坩埚及其制作方法、P型硅铸锭及其制作方法。

背景技术

晶体硅制作太阳能电池前首先要对晶体硅进行掺杂，通过掺杂得到一个特定的电阻率范围和导电类型硅铸锭。在选取掺杂剂方面，首要考虑的就是掺杂原子在晶体硅内部的分凝系数，所谓的分凝系数是指杂质在固相中的溶解度与杂质在液相中的溶解度之比。如果掺杂元素在硅液凝固过程中的分凝系数越接近于1，那么掺杂元素在晶体硅结晶方向上分布浓度就越均匀，从而得到的太阳能电池的电性能就越好。

目前太阳能电池制作行业为提高硅材料利用率，均采用掺杂硼元素的方法制作P型硅晶体作为太阳能电池的基片。就目前铸锭生产来看，常规P型多晶硅铸造过程中，向硅料内掺入高纯硼粉或高纯硼硅母合金作为掺杂剂，由于硼在硅液中分凝系数只有0.8，而硅锭结晶时间约30个小时左右，分凝时间长，导致最后硅锭顶部至底部电阻率成梯度分布状态，硅锭底部因硼的浓度小电阻率大，顶部因硼的浓度高导致电阻率小。由于电池制作过程中需要在P型硅片表面进行磷扩散来制作PN结的N型部分，硅锭的顶底电阻率不一致，而电池制作过程中的磷扩散浓度一致性要求很高，最终导致硅锭上不同位置硅片制作的电池片PN结结深不一致，影响太阳能电池发电效果。而且太阳能电池工作时硼与硅晶体中残留的氧在光照条件下容易形成B－O复合体，与杂质铁Fe形成B－Fe结合，使电池出现光致衰减现象，导致太阳能电池的转换效率降低。

目前，一般采用在硼掺杂的P型多晶硅内掺入适量的镓，来减小太阳能电池的光致衰减现象，提高电池的转换效率。但是，由于镓在硅溶液内的分凝系数非常小，只有0.008左右，采用现有的多晶铸锭工艺或是直拉单晶工艺，直接将高纯镓块（或粉）或直接将镓硅合金掺杂到硅料内进行铸锭或拉制单晶棒，将会使硅锭或硅棒中出现严重的偏析现象，使得镓元素浓度在硅晶体内严重不均等，同时导致硅锭或硅棒沿生长方向的电阻率不均匀，进而难以得到电性能合格的硅晶体。

发明内容

本发明旨在提供一种石英坩埚及其制作方法、P型硅铸锭及其制作方法，以解决采用现有技术中的石英坩埚所得到的P型多晶硅锭沿生长方向的电阻率严重不均匀的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种石英坩埚的制作方法，制作方法包括将坩埚原料依次经过注浆、脱模、干燥、烧结的处理过程，得到石英坩埚，坩埚原料包括高纯无机镓盐与高纯石英砂，其中坩埚原料中镓与高纯石英砂的重量比为3.7～370g：1000kg。

进一步地，上述高纯无机镓盐为氧化镓、砷化镓或磷化镓。

进一步地，上述高纯无机镓盐的粒度小于0.1mm；高纯石英砂的粒度小于0.1mm。

进一步地，上述制作方法在注浆之前还包括：对高纯石英砂进行球磨、均化处理；将均化处理后的高纯石英砂、高纯无机镓盐和去离子水混合，得到坩埚原料。

根据本发明的另一方面，提供了一种石英坩埚，该石英坩埚由上述制作方法制作而成，石英坩埚包括重量含量为0.296g～29.6g/100kg的镓。

进一步地，上述石英坩埚包括重量含量为10g～20g/100kg的镓。

根据本发明的又一方面，提供了一种P型多晶硅铸锭的制备方法，制备方法包括将硅料、硼料在石英坩埚中进行铸锭过程，该石英坩埚为本发明上述的石英坩埚。

进一步地，上述硼料为硼硅母合金。

进一步地，上述铸锭过程包括：将硅料和硼料在1500～1580℃下加热10～20h熔化；

将石英坩埚的底部进行冷却。

根据本发明的又一方面，提供了一种P型多晶硅铸锭，该P型多晶硅铸锭由上述的制备方法制备而成。

应用本发明的技术方案，上述石英坩埚的制作方法均可以采用现有技术中已有的工艺流程，只需要在坩埚原料中添加适量的无机镓盐并控制坩埚原料中镓元素的含量在3.7～370g/1000kg之间，得到的石英坩埚中镓重量含量在0.296g～29.6g/100kg之间，镓以盐的形式存在石英坩埚中，即可实现改善以其为容器制备得到的P型多晶硅铸锭的电阻率的目的，工艺简单、效果明显。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了注浆法生产石英坩埚的工艺流程图。

具体实施方式