專利名稱：一種低品質(zhì)硅太陽能電池片制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低品質(zhì)硅太陽能電池片制造方法。
背景技術(shù)：
目前，生產(chǎn)晶體硅電池的方法都是用高純硅料，純度在6N以上即99. 9999%以上， 拉成單晶棒或鑄成多晶再切成片，再經(jīng)過清洗制絨、擴(kuò)散、刻蝕、二次清洗、沉積減反射膜、 印刷電極、燒結(jié)等工藝，該種工藝成熟穩(wěn)定，產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率高、壽命可達(dá)20年，吸收光能轉(zhuǎn) 化為電能的效率可達(dá)17% ;但缺點(diǎn)是消耗大量的高純硅料，致使晶體硅太陽能電池成本高 居不下，應(yīng)用須靠國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼才能推廣。 在晶體硅電池生產(chǎn)成本控制方面，包括擴(kuò)大規(guī)模，革新工藝等，盡管已降低不少成 本，但根據(jù)中國(guó)的國(guó)情，與火電，水電，核電的成本相比，還是高很多，有很大的差距，和常規(guī) 能源在價(jià)格上競(jìng)爭(zhēng)還有更大的差距，如晶體硅的發(fā)電成本約4元/KWH。
薄膜硅太陽能電池雖然成本低，但轉(zhuǎn)換效率低，只有7%左右，衰減快，2年左右時(shí) 間衰減到50%，這些特點(diǎn)決定了薄膜電池也不能大面積推廣，只能適用于特定場(chǎng)合，薄膜電 池的總市場(chǎng)份額不到硅太陽能電池的10% ;另一種是碲化鎘的薄膜電池，轉(zhuǎn)換效率高，也不 存衰減問題，但生產(chǎn)過程和使用后的廢棄物存在巨大的環(huán)境污染隱患也無法大面積推廣； 還有一種鎵銦銅硒系列膜電池，由于鎵、銦都是稀有元素，大量的推廣受到原材料的限制。
硅是地球上含量豐富的元素之一，在地球上僅次于氧，因此用硅作原料是取之不 盡用之不竭，也無環(huán)境污染的問題，作為太陽能電池的原料，關(guān)鍵是降低成本，降低成本有 二條路徑一是改進(jìn)現(xiàn)有的工藝，使6N級(jí)的高純硅成本降低；二是改進(jìn)晶體硅電池片的生 產(chǎn)工藝，使電池片的材料不需要6N級(jí)就能用?，F(xiàn)在高純硅料的生產(chǎn)方法有2種，一種是化 學(xué)法(即西門子法)生產(chǎn)的高純硅料純度可達(dá)9N級(jí)以上，但技術(shù)復(fù)雜，投資大，成本高。另 外一種物理法(即冶金法)，用常規(guī)的冶煉工藝，目前可將硅提純到5N以下，技術(shù)簡(jiǎn)單，投資 少，成本不到前者的10%，但按現(xiàn)在工藝水平5N以下的硅料不能做出太陽能電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低品質(zhì)硅太陽能電池片制造方法。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是為解決5N以下的硅料不能做太陽 能電池片的問題，先將5N以下的硅料按高純硅料常規(guī)的加工方法，即用定向凝固的鑄錠爐 鑄成錠或單晶生長(zhǎng)爐拉成單晶棒，再成片，這種片結(jié)構(gòu)上已經(jīng)是多晶或單晶，但由于純度太 低，不能直接用太陽能電池片，但經(jīng)過氣相外延或液相外延在晶體硅上生長(zhǎng)出一層高質(zhì)量 的晶體硅，根據(jù)外延的原理該外延層與基礎(chǔ)層有同樣的晶體結(jié)構(gòu)，即基體是多晶結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng) 出來的外延層就是多晶，基體是單晶結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)出來的外延層就是單晶結(jié)構(gòu)，再在外延層上 用常規(guī)的擴(kuò)散等工藝做出PN結(jié)。 本發(fā)明的有益效果是，由于太陽能電池片的PN結(jié)只有O. 3-0. 5ym的深度，外延層 只要有l(wèi)-5ym厚即能達(dá)到要求，這樣本發(fā)明所述PN結(jié)具有高品質(zhì)晶體硅的性能，從而可以節(jié)約大量高品質(zhì)硅，顯著降低晶體硅太陽能電池片的成本。


圖l是本發(fā)明示意圖。
圖中1.外延層，2.基體。
具體實(shí)施例方式
如圖l，為解決5N以下的硅料不能做太陽能電池片的問題，先將5N以下的硅料按 高純硅料常規(guī)的加工方法，即用定向凝固的鑄錠爐鑄成錠或單晶生長(zhǎng)爐拉成單晶棒，再用 切片機(jī)切成片，這種片結(jié)構(gòu)上已經(jīng)是多晶或單晶，但由于純度太低，不能直接用太陽能電池 片，但經(jīng)過氣相外延或液相外延在晶體硅上生長(zhǎng)出一層高質(zhì)量的晶體硅，即外延層，再在外 延層上用常規(guī)的擴(kuò)散等工藝做出PN結(jié)。根據(jù)外延的原理該外延層與基礎(chǔ)層有同樣的晶體 結(jié)構(gòu)，如基體是多晶結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)出來的外延層就是多晶，如基體是單晶結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)出來的外 延層就是單晶結(jié)構(gòu)。 將99%級(jí)的冶金級(jí)金屬硅放入多晶定向凝固鑄錠爐中，利用硅定向凝固過程的自 排雜功能，硅中的雜質(zhì)向上部集中，按常規(guī)鑄錠工藝操作，冷卻后取出硅錠，切除周邊結(jié)晶 差、雜質(zhì)含量高的部分。取硅錠下部30%部分使用，其余部分經(jīng)過回爐處理或作一般冶金硅 使用，這時(shí)下部硅錠純度約為4N-5N，先將硅錠切156X 156mm的硅坯，用切片機(jī)切成0. 2mm 的硅片，先經(jīng)過制絨工藝在硅片表面制出一層2-10 ii m厚的絨面，加工成基體(2)，再放入 外延爐中外延生長(zhǎng)一層厚l-5ym高純(9N以上)晶體硅即外延層(l)，再經(jīng)過常規(guī)擴(kuò)散等 工藝，制成太陽能電池片，其效果與全部用高純晶體硅的效果基本一樣；而大大的減少了高 純硅的用量，降低了成本。
權(quán)利要求
一種低品質(zhì)硅太陽能電池片制造方法，其特征是先將5N以下的硅料鑄成錠或單晶生長(zhǎng)爐拉成單晶棒，再切片，形成基體(2)；然后經(jīng)過氣相外延或液相外延在基體(2)表面生長(zhǎng)出一層高質(zhì)量的晶體硅，即外延層(1)；再在外延層(1)上用擴(kuò)散工藝做出PN結(jié)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種低品質(zhì)硅太陽能電池片制造方法，其特征是基體(2) 是多晶結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)出來的外延層(1)就是多晶，基體(2)是單晶結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)出來的外延層(1) 就是單晶結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種低品質(zhì)硅太陽能電池片制造方法。主要是解決現(xiàn)有太陽能電池成本過高等技術(shù)問題。先將5N以下的硅料鑄成錠或單晶生長(zhǎng)爐拉成單晶棒，再切片，形成基體(2)；然后經(jīng)過氣相外延或液相外延在基體(2)表面生長(zhǎng)出一層高質(zhì)量的晶體硅，即外延層(1)；再在外延層(1)上用擴(kuò)散工藝做出PN結(jié)。主要用于太陽能電池生產(chǎn)和制造。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101752448SQ200810143818
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者婁志林, 張恩理, 謝劍剛 申請(qǐng)人:湖南天利恩澤太陽能科技有限公司