提高铸造单晶硅铸锭成品率和/或转换效率的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能光伏材料制备领域，具体涉及一种提尚铸造单晶娃铸徒成品率和/或转换效率的方法。
【背景技术】
[0002]目前，利用铸造法生产太阳能用单晶硅的方法受到了越来越多的关注。铸造单晶硅具有直拉单晶硅低缺陷高的优点，并且可以通过碱制绒的方法形成金字塔型的织构，提尚对光的吸收，从而提尚转化效率；同时，铸造单晶娃也具有铸造多晶娃生广成本低，广量高的优点。因此，铸造单晶硅继承了直拉单晶硅和铸造单晶硅的优点，克服了两个各有的缺点，成为降低太阳能电池生产成本的重要途径。但是，铸造单晶硅也存在铸锭成品率低，底部少子寿命偏低的缺陷，同时硅片中位错密度偏高，使得漏电流较高，转换效率偏低，这成为制约铸造单晶硅大规模推广的瓶颈之一。
【发明内容】
[0003]针对以上问题，本发明提供了一种提高铸造单晶硅铸锭成品率的方法，所述方法可以使铸造单晶娃的铸徒成品率提尚I个百分点，并提尚制成的太阳能电池片的光电转换效率0.3-0.5个百分点。
[0004]在单晶籽晶的切割制备工程中，会在籽晶的表面形成一定深度的损伤层和应变层，在铸造单晶硅制备过程中，熔化时坩祸底部的高温会使籽晶的损伤层和应变层中的应力释放，产生大量的位错进入籽晶内部。在这些籽晶的基础上长出的单晶硅中，位错密度很高，这些位错会降低硅锭的少子寿命，特别是硅锭的底部，高密度的位错使硅锭的少子寿命不合格区域明显增加。由此生产的太阳能电池片光电转换效率较低。
[0005]本发明通过下列技术方案解决上述问题:提高铸造单晶硅铸锭成品率和/或转换效率的方法，该方法包括通过化学和/或物理方法去除单晶硅籽晶表面的损伤层和应变层的步骤。去除单晶硅籽晶表面的损伤层和应变层的步骤能够减少高温过程中在由于应力释放在籽晶中引入大量位错，从而减少铸造单晶硅中的位错密度。
[0006]根据本发明的一个优选实施方式，所述化学和/或物理方法包括酸腐蚀、碱腐蚀，机械抛光、化学机械抛光或其组合。
[0007]根据本发明的一个优选实施方式，所述酸为氢氟酸和硝酸的混合溶液，也可以是以氢氟酸和硝酸为基础的加入缓冲剂的混合溶液。根据本发明的一个更加优选实施方式，所述氢氟酸和硝酸的混合比为1: 3至1:20，此处提到酸配比是按照氢氟酸浓度49%，硝酸浓度69%计算的。
[0008]根据本发明的一个优选实施方式，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0009]根据本发明，术语“机械抛光”意指使用抛光布或毛刷磨去晶体表面一定的厚度，使晶体表面光滑平整;所述“化学机械抛光”意指在机械抛光同时加入化学腐蚀试剂。
[0010]根据本发明的一个优选实施方式，该方法使得所述单晶硅籽晶厚度至少减少40μmD
[0011]本发明方法通过去除了单晶籽晶表面的损伤层和应变层，大大降低铸造单晶硅中的位错密度，从而提高硅锭的少子寿命，减少底部少子寿命不合格区域，可以将现有的铸锭成品率提高I个百分点以上，达到或超过现有铸造多晶硅的铸锭成品率。利用这些低密度位错的硅片制成的太阳能电池的光电转换效率能提升0.2-0.5个百分点。
【具体实施方式】
[0012]以下是本发明的【具体实施方式】，对本发明的技术方案作进一步描述，但本发明并不限于这些实施方式。
[0013]实施例1
将使用带锯截断后的单晶放入HF: HNO3=1: 3的溶液中腐蚀3min，经过测量，硅块表面去除约lOOum，经过XRD检测发现已经去除了表面损伤层和应变层。将腐蚀后的单晶作为籽晶制备铸造单晶硅。通过对硅锭的检测，硅锭底部的少子寿命不合格高度由原来的4.5-5.5cm降低到2.5-3.0cm，铸锭成品率达到较不去除损伤层高近3个百分点，制成电池片后转换效率比同期的铸造单晶硅片高约0.5个百分点。
[0014]实施例2
将使用线锯截断后的单晶放入HF: HNO3=1:1O的溶液中腐蚀5min，经过测量，硅块表面去除约40um，经过XRD和光学显微镜检测发现已经去除了表面损伤层和应变层。将腐蚀后的单晶作为籽晶制备铸造单晶硅。通过对硅锭的检测，高2个百分点，制成电池片后转换效率比同期的铸造单晶硅片高约0.3个百分点。
[0015]实施例3
将使用线锯截断后的单晶放入30%的氢氧化钠溶液中腐蚀一定时间。经过检测发现已经去除了表面损伤层和应变层。将腐蚀后的单晶作为籽晶制备铸造单晶硅。通过对硅锭的检测，铸徒成品率提尚近1.5个百分点，制成电池片后转换效率比同期的铸造单晶娃片尚约
0.25个百分点。
[0016]实施例4
使用线锯截断单晶，先使用化学机械抛光处理30min，在将硅块放入HF = HNO3=1: 10的溶液中腐蚀1.5min。经过检测发现已经去除了表面损伤层和应变层。将腐蚀后的单晶作为籽晶制备铸造单晶娃。通过对娃徒的检测，铸徒成品率提尚近1.0个百分点，制成电池片后转换效率比同期的铸造单晶硅片高约0.20个百分点。
【主权项】
1.提高铸造单晶硅铸锭成品率和/或转换效率的方法，其特征在于，该方法包括通过化学和/或物理方法去除单晶硅籽晶表面的损伤层和应变层的步骤，以使所述单晶硅籽晶厚度至少减少40μπι; 所述化学和/或物理方法包括酸腐蚀、碱腐蚀，机械抛光、化学机械抛光或其组合； 其中，酸腐蚀采用氢氟酸和硝酸的混合溶液； 碱腐蚀采用氢氧化钠或氢氧化钾； 机械抛光为使用抛光布或毛刷磨去晶体表面一定的厚度，使晶体表面光滑平整； 化学机械抛光是在机械抛光同时加入化学腐蚀试剂，且晶体的两面都要进行抛光。2.根据权利要求1所述的提高铸造单晶硅铸锭成品率和/或转换效率的方法，其特征在于，所述氢氟酸和硝酸的体积比为1:3至1:20。3.根据权利要求1所述的提高铸造单晶硅铸锭成品率和/或转换效率的方法，其特征在于，所述氢氟酸的浓度49%，硝酸的浓度69%。
【专利摘要】本发明公开一种提高铸造单晶硅铸锭成品率和/或转换效率的方法，该方法包括通过化学和/或物理方法去除单晶硅籽晶表面的损伤层和应变层的步骤。本发明方法可减少高温过程中在由于应力释放在籽晶中引入位错密度，从而减少铸造单晶硅中的位错密度。本发明方法可以将现有的铸锭成品率提高1个百分点以上，达到或超过现有铸造多晶硅的铸锭成品率。利用这些低密度位错的硅片制成的太阳能电池的光电转换效率也有明显的提升，有利于光伏产业大规模应用。
【IPC分类】B24B29/02, C30B11/14, B24B37/04, C23F1/32, C23F1/24, C30B29/06
【公开号】CN105568364
【申请号】CN201511011339
【发明人】谢岳峰
【申请人】佛山市业丰赛尔陶瓷科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月30日