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拉制低光衰单晶的工艺及单晶、硅棒、硅片、电池及组件

文献发布时间:2023-06-19 13:49:36


拉制低光衰单晶的工艺及单晶、硅棒、硅片、电池及组件

技术领域

本发明属于单晶技术领域,尤其是涉及一种拉制低光衰单晶的工艺及单晶、硅棒、硅片、电池及组件。

背景技术

大直径硅片由于在成本端与电池组件功率方面有更优的竞争优势,将成为单晶硅领域未来重点发展方向,但P型大直径(

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷,提供一种拉制低光衰单晶的工艺及单晶、硅棒、硅片、电池及组件。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种拉制低光衰单晶的工艺,在装料时,将多晶原料与掺杂剂装入石英坩埚内,将掺杂剂放置于多晶原料内部,进行直拉单晶,其中,掺杂剂为镓单质或镓化合物;以及,

在稳温至等径阶段,采用高晶转工艺,高晶转工艺为晶转大于10rpm;

拉制多颗短段单晶,提高低阻单晶占比。

进一步的,在转肩阶段,进行自动转肩,以便自动进入等径阶段,降低头部单晶电阻率不良比例,自动转肩为:

根据扩肩后期的单晶生长速度,设定标准转肩长晶时间;

记录实际转肩长晶时间,将实际转肩长晶时间与设定的标准转肩长晶时间进行对比;

根据对比结果进行自动转肩。

进一步的,其特征在于:短段单晶的数量大于6。

进一步的,短段单晶的长度小于一定长度,该长度为2500-3000mm。

进一步的,在直拉单晶过程中,需补掺掺杂剂时,采用掺杂剂补掺装置进行补掺。

一种低光衰大直径单晶,采用上述的拉制低光衰单晶的工艺进行低光衰大直径单晶的拉制,单晶为圆棒,单晶直径大于225mm,单晶长度小于一定长度,长度为2500-3000mm。

一种单晶硅棒,由上述的低光衰大直径单晶制备而成。

一种单晶硅片,由上述的单晶硅棒制备而成。

一种太阳能电池,包括上述的单晶硅片。

一种太阳能电池组件,包括上述的太阳能电池。

由于采用上述技术方案,采用直拉法进行低光衰单晶的拉制,在拉制单晶过程中,在装料初始及复投、炉台异常(单晶头部断苞、等径后期断苞等情况)时,进行掺杂剂的加入,掺杂剂的加入,使得单晶硼氧复合体更少;同时,在拉制单晶过程中,在稳温至等径阶段,采用高晶转工艺,减少单晶RRV不良,同时改善单晶梯度分布;在转肩阶段,采用自动转肩工艺,实现工艺的自动化,降低劳动强度,满足大直径单晶的拉制,拉制的大直径单晶衰减率更低;采用短段多颗单晶工艺拉制,使得电阻率散差小,同时,在补掺掺杂剂时,采用掺杂剂补掺装置进行补掺,补掺掺杂剂操作便捷,方法简单。

附图说明

图1是本发明的一实施例的装料时掺杂剂放置位置示意图。

图中:

1、掺杂剂 2、多晶原料 3、石英坩埚

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

图1示出了本发明一实施例的装料时掺杂剂的放置位置示意图,本实施例涉及一种拉制低光衰单晶的工艺及低光衰大直径单晶、硅棒、硅片、电池及组件,用于直拉单晶使用,在直拉单晶的过程中,掺入掺杂剂,减少单晶长晶过程中硼氧复合体,进而实现降低单晶的光衰目的,同时,在单晶拉制过程中,在稳温至等径工序过程中,采用高晶转工艺,减少单晶RRV不良,改善单晶梯度分布,同时,采用自动转肩工艺,进行大尺寸单晶的拉制;在拉制多颗单晶过程中,进行掺杂剂的补掺,减少工时;同时,拉制单晶过程中,采用短段多颗工艺,拉制多颗短段单晶,使得单晶电阻率集中,提高单晶制作的电池片转化效率。

一种拉制低光衰单晶的工艺,如图1所示,采用直拉法进行单晶的拉制,在直拉单晶的初始阶段,在石英坩埚3内进行多晶原料2的装料,在装料时,将多晶原料2与掺杂剂1装入石英坩埚3内,将掺杂剂1放置于多晶原料2内部,可以位于多晶原料2的上半部分,或者,位于多晶原料2的下半部分,或者是其他位置,根据实际需求进行选择,进行直拉单晶,在拉晶前,进行掺杂剂1的投放,改善单晶的RRV不良,将掺杂剂装于预投炉的石英坩埚3内,包括石英坩埚3的所有空间。

进一步优化方案,为使的单晶的RRV的不良减少,掺杂剂1在投入时,在将多晶原料2与掺杂剂1装入石英坩埚3时,将掺杂剂1放置于多晶原料2的中心位置,也就是,将掺杂剂1位于多晶原料2的中心位置,使得加热器在对石英坩埚3加热时,石英坩埚3内的多晶原料2融化后,且由于石英坩埚3的埚转,使得掺杂剂1完全的溶解在熔融的多晶原料2中,进行直拉单晶时,减少单晶径向的RRV的不良。

上述的掺杂剂1为镓单质或镓化合物,根据实际需求进行选择,这里不做具体要求,在本实施例中,该掺杂剂1优选为镓粉。在直拉单晶过程中,加入镓粉,由于镓代替了原P型单晶中掺硼合金,避免在单晶拉制过程与硅片厚道工序处理时造成硼氧复合体,进而降低单晶硅转换效率快速衰减的情况。

以及,在直拉单晶过程中,在稳温至等径阶段,采用高晶转工艺;装有多晶原料2和掺杂剂1的石英坩埚3装入加热炉上,依次进行化料、稳温、引晶、扩肩、转肩和等径等工艺,进行单晶的拉制,在稳温工序至等径工序阶段,采用高晶转工艺,进行直拉单晶,减少单晶的RRV不良,同时改善的单晶的梯度分布。

该高晶转工艺为晶转大于10rpm,晶转可以是10rpm,或者晶转是15rpm,或者晶转是20rpm,或者晶转是25rpm,或者晶转是30rpm,或者晶转是35rpm,或者晶转是其他转速,根据实际需求进行选择,这里不做具体要求。在稳温工序、引晶工序、扩肩工序、转肩工序和等径工序的各个阶段,埚转随着晶转的变化而变化,但晶转和埚转是不同的,以晶转为10rpm为例进行具体说明,如下:

在稳温工序,在稳温开始时,晶转为10rpm,埚转为10rpm,同时,在稳温过程中,埚转逐步降低,稳温完成后,晶转为10rpm,埚转为8rpm。

在引晶工序,晶转为10rpm,埚转为8rpm;

在扩肩工序,晶转为10rpm,埚转为8rpm;

在转肩工序,晶转为10rpm,埚转为8rpm。

在等径工序,等径前期时,晶转为10rpm,埚转为8rpm,但在等径后期逐步降低晶转(如降低至6rpm)。

在转肩阶段,进行自动转肩;同时,在转肩工序阶段,采用自动转肩工艺,满足大直径单晶的拉制,降低劳动强度。

该自动转肩工艺为:

根据扩肩后期的单晶生长速度,设定标准转肩长晶时间;控制系统根据直拉单晶过程中,扩肩后期的单晶生长速度,设定转肩工序中标准的长晶时间,对自动转肩提供时间依据,在转肩时,按照该标准转肩长晶时间,控制系统控制拉晶系统进行转肩操作;

记录实际转肩长晶时间,将实际转肩长晶时间与设定的标准转肩长晶时间进行对比;在转肩过程中,控制系统时时检测、记录实际转肩长晶时间,并将该实际转肩长晶时间与预设的标准转肩长晶时间进行对比,判断转肩的进程及转肩的状态;

根据对比结果进行自动转肩,根据上述的对比结果,若实际转肩长晶时间小于标准转肩长晶时间,控制系统控制拉晶系统继续进行转肩;若实际转肩长晶时间等于或大于标准长晶时间,则控制系统控制拉晶系统停止转肩,进入等径工序阶段,转肩工序完成,可以进入等径阶段,继续进行单晶的拉制。

根据电阻率的要求范围,在直拉单晶的过程中,拉制多颗短段单晶。采用拉制短段多颗工艺,拉制多颗短段单晶,短段单晶的数量大于6,短段单晶的长度小于一定长度,该长度为2500-3000mm,根据实际需求进行选择,这里不做具体要求。在直拉单晶的过程中,第一颗短段单晶拉制完成后,进行原料的复投,再进行其他颗短段单晶的拉制,采用该多颗短段单晶的拉制工艺,使得每一颗短段单晶的电阻率集中,能够提升单晶的转化效率。每一颗短段单晶在拉制的过程中,均采用直拉单晶的方法进行短段单晶的拉制。

在直拉单晶过程中,需补掺掺杂剂时,采用掺杂剂补掺装置进行补掺。在拉制多颗短段单晶的过程中,如遇到炉台异常,如头部多次断苞、断苞等异常情况,需要补掺掺杂剂时,使用掺杂剂补掺装置进行补掺,基于复投工艺进行复投,减少工时,操作方便。

一种低光衰大直径单晶,采用上述拉制低光衰单晶的工艺进行拉制,该单晶为圆棒,单晶直径大于225mm,单晶长度小于一定长度,该长度为2500-3000mm,根据实际需求进行选择,这里不做具体要求。

一种单晶硅棒,由上述的低光衰大直径单晶制备而成,单晶经切割制备成单晶硅棒。

一种单晶硅片,由上述的单晶硅棒制备而成,单晶硅棒经切割后,形成多个单晶硅片。

一种太阳能电池,包括上述的单晶硅片,该太阳能电池在制备时,可采用叠瓦技术进行制备,或者是采用其他的电池技术进行制备,根据实际需求进行选择,这里不做具体要求。

一种太阳能电池组件,包括上述的太阳能电池,由多个太阳能电池组装而成。

由于采用上述技术方案,采用直拉法进行低光衰单晶的拉制,在拉制单晶过程中,在装料初始及复投、炉台异常(单晶头部断苞、断苞等情况)时,进行掺杂剂的加入,掺杂剂的加入,使得单晶硼氧复合体更少;同时,在拉制单晶过程中,在稳温至等径阶段,采用高晶转工艺,减少单晶RRV不良,同时改善单晶梯度分布;在转肩阶段,采用自动转肩工艺,实现工艺的自动化,降低劳动强度,满足大直径单晶的拉制,拉制的大直径单晶衰减率更低;采用短段多颗单晶工艺拉制,使得电阻率散差小,同时,在补掺掺杂剂时,采用掺杂剂补掺装置进行补掺,补掺掺杂剂操作便捷,方法简单。

以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术分类

06120113826147