本发明专利技术涉及制备大多数晶向为的硅衬底的方法以及具有在坩埚底部有多个口袋的坩埚。晶向的硅仔晶放置在坩埚的每个口袋中，并且坩埚中填满硅料用于铸造。坩埚放置在铸锭设备内，使得口袋位于加热和熔化区的下面。加热熔化开始于坩埚顶部。一旦硅料熔化到底部，硅液体流动到口袋中并和仔晶接触。然后慢慢降低坩埚，较低的熔化部分开始固化，并沿着仔晶的方向生长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制造关于器件的低成本基础材料的方法，如太阳能光伏电池，LED等， 更具体地，本专利技术涉及制造低成本硅晶片的方法。
技术介绍
根据目前的工艺，基于多晶硅的太阳能电池生产有三个主要阶段。首先，生产大量的硅片作为基底，通常对于25兆瓦生产力的工厂来说，每月生产百万的硅片。其次，这些硅片通过形成P_n结以及金属印刷加工成太阳能电池。第三，然后将这些硅片“封装”成一个模块，以便安装到用户的设备中。通过热分解含Si-H-CL的有害气体制造太阳能电池的硅料，该含Si-H-CL的有害气体如，二氯硅烷和三氯硅烷，进而生产超高纯度的多晶硅，一般称为九个九，即 99. 9999999%的纯度。这些气体是高度易燃且有毒的，由于气化硅对环境和健康造成危害， 在世界上只有少数工厂有能力运作，从而导致半导体和太阳能电池产业的成长“瓶颈”。新近提出的硅气化工厂面临当地社区环境和安全问题上的阻力。这些工厂还需要大量的资本投资和很长的运作周期。因此，总存在硅片需求和供应之间的不平衡。纯化的硅(所谓的多晶硅，硅烷基化合物的气化和分解得到多晶硅)通常以颗粒或块状的形式提供以适合半导体和太阳能电池的应用。然后熔化多晶硅，并且使用仔晶拉出单晶硅棒或多晶带硅。可替换的，将多晶硅铸成圆柱形。该拉出的单晶硅棒被切割，成型并打磨成5-6英寸的圆形硅片，以后会切割成方形硅片。然后，在碱性化学蚀刻中的湿化学蚀刻应用于制绒工艺，如氢氧化钾。POCldf散形成pn结。然后应用PECVD氮氧化硅来形成防反射涂层钝化。在n型表面涂上丝网印刷银浆，以及在p型表面涂上铝浆。然后，金属浆料通过粘贴烧结形成电性接点。最后，根据太阳能电池各自的特性进行测试及分类，例如， 他们的IV曲线。上述工艺是众所周知的，并且在行业内已实行多年。然而，半导体中的大部分成本 (即，价值)在于将抛光硅片转变为一个运作的集成电路。但在太阳能电池制造的过程中， 用于生产太阳能电池片的抛光硅片的成本高于将抛光硅片转变为一个运作的太阳能电池的制造成本。也就是说，在商业模式中，将硅晶片转化为太阳能电池的过程，在太阳能电池板整体链中并不是一个高增值的制造步骤。因此，与太阳能电池制造技术的改进截然相反， 任何改善或减少开始硅片的制造成本的措施将使成品太阳能电池板的价格急剧减少。为了克服太阳能电池的硅原料的问题，最近提出了使用廉价的冶金级硅料生产太阳能电池的方法。例如，美国专利7956283，7951640和7960644。虽然很多学术文章的结论认为冶金级娃料不能用于制造太阳能电池，但是，Sunpreme已经开发和验证了冶金级娃太阳能电池板，并且在效率上已能与单晶和多晶硅硅片制成的太阳能电池相匹敌。导致多晶硅片比单晶硅芯片效率低的问题之一是晶向。也就是说，单晶硅晶圆可以视作一个单一的晶向，例如〈100〉,而多晶硅具有多种晶向，例如，〈100〉，〈211〉，〈110〉。为了增加太阳能电池产生的光电流，必须在硅片表面制绒以便捕捉到更多的阳光。制绒〈100〉晶向的方法是众所周知的，可以产生理想的金字塔形状。然而，制绒具有不同晶格方向的多晶表面要困难得多，尤其是使用湿化学法，即化学蚀刻。具体来说，很难搭配适当的腐蚀剂， 将硅片表面所有晶格方向蚀刻成理想的绒面。
技术实现思路
以下披露提供了对于本专利技术的某些方面和功能的了解。本
技术实现思路
并不是本专利技术的广泛概述，因此其目的并不是具体确定本专利技术的关键或重要元素或划定本专利技术的范围。 其唯一目的是以简单形式表现出本专利技术的一些概念，以在下面更详细的说明本专利技术。本专利技术的各种实施方式提供了用于制造多数〈100〉晶向的硅衬底的方法。根据本专利技术的实施方式，使用在坩埚底部有多个口袋的坩埚。〈100〉晶向的仔晶放在坩埚的每个口袋里，并且在坩埚中填充适当硅料，然后高温铸锭。一旦硅料熔化，此种制作方式的口袋可以防止置放仔晶的浮动。坩埚被放置于铸锭设备内，以确保该口袋在铸锭时位于加热和熔化区的下面。加热熔化开始在坩埚顶部，位于口袋上方。一旦硅料熔化到底部，硅液体流动到口袋里和仔晶接触。然后慢慢降低坩埚，较低的熔化部分开始固化，并沿仔晶的〈100〉方向成长。附图说明本专利技术的其它方面和特征见具体实施方式并参考下列附图。具体实施方式和附图提供了本专利技术各种实施方式的非限制示例，其由附加的权力要求来定义。并入且并构成本专利技术一部分的随附附图体现了本专利技术的实施方式，并且与说明书一起解释和说明本专利技术的原则。附图是为了以图表的方式说明本专利技术示例性的实施方式。 附图并没有描绘实施方式的每个特征，也没有描绘所述元素的相对尺寸，以及不按比例绘制。图I是根据本专利技术实施方式所示的已装料坩埚在熔化之前的示意图。2是根据本专利技术实施方式所示的坩埚的俯视图。图3是根据本专利技术实施方式所示的已装料坩埚在熔化期间的示意图。图4是根据本专利技术实施方式所示的已装料坩埚在凝固期间的示意图。图5A和5B是使用根据上述示例所生产的硅片制造的太阳能电池。具体实施例方式本专利技术的实施方式能够生产降低成本的太阳能电池，同时减少在传统的太阳能电池制造过程中对于健康和环境的危害。与传统学术相反，本专利技术披露了使用3N-5N纯度的冶金级硅料(MGSi)以制造基板和太阳能电池的方法。本专利技术披露的各种实施方式结合了晶体硅太阳能电池和基于薄膜技术电池的薄膜硅太阳能电池转换效率大于16%的好处。为了提高转换效率，通过在制造太阳能电池之前硅片表面的绒面处理来增加短路电流，JC。通过在多个〈100〉晶向仔晶上进行冶金级硅的铸造可增加〈100〉晶向的百分进而有助于制绒工艺。图I为根据示例性实施方式所示的铸造坩埚100。在这个实施方式中，坩埚是一般的矩形。坩埚的底部有多个口袋105。口袋分布在坩埚底部的两个维度上，如图2所示。<100>晶向的硅仔晶110放在口袋105中，然后，将硅料135装入坩埚。如图I中标注所示， 当硅料135融化时以确保仔晶110不从口袋中浮动和退出。在图I中的标注，口袋外墙115 上是一个进入角，因此这种口袋底部的直径大于口袋上方直径。也就是说，每个口袋105的墙115是以锐角重新进入的角度，这种口袋的底部大于其向坩埚底部开放的开口。首先硅仔晶以一个角度插入，然后放置在口袋底部。这可以防止仔晶从口袋中浮出。根据披露的实施方式，硅料是低成本的多结晶冶金硅，纯度从约3个9到5个9，即硅纯度99. 9%至99. 999%。冶金级硅是简单地用电弧炉让两种在世界各地都能发现的矿石，石英(SiO2)与焦炭(C)产生还原反应。这两种材料本质上是纯净的沙子和煤的形式。 石墨可由其他从石油或有机植物中产生的含有高纯度C的产品替代。冶金级硅料熔化，掺杂一定量的硼以达到5E17原子*cm_3的p型掺杂浓度。此外，磷可以用作掺杂剂，以产生n 型硅片。坩埚装载到铸碇炉，如电频或电阻炉，以将硅料熔化成熔化的硅140，如图3所示。 在这个实施方式中，炉包括隔热板125，其阻隔部分坩埚和加热器130。在图3所示的位置， 坩埚是在其最上层的位置，这样隔热板125只屏蔽坩埚的口袋区域。熔化的硅140流入到口袋105中并和仔晶110接触。一旦硅完全熔化，坩埚慢慢降低，如图3中箭头所示。图4说明了降低坩埚的中间位置。在图4所示的位置处，隔热板防止热量传递到坩埚的下部本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：雷平·赖，吴昆旭，阿肖克·库马尔·辛哈，
申请(专利权)人：上澎太阳能科技嘉兴有限公司，
类型：发明
国别省市：
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