專利名稱：用于太陽(yáng)能電池晶硅材料的制絨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池材料的處理方法，特別涉及其使用的晶硅材料的制絨方法。
背景技術(shù)：
幾十年來(lái)晶硅太陽(yáng)能電池制絨方法，一直擺脫不了單晶硅用堿性制絨面，多晶硅用酸性制絨面等幾種方法，但無(wú)論用哪種方法都存在以下幾個(gè)缺陷一是硅片表面的金字塔不夠均勻，存在一定的反射，造成轉(zhuǎn)換效率難以進(jìn)一步提高；二是由于需要使用大量的堿性或酸性化學(xué)品，對(duì)環(huán)境污染非常嚴(yán)重；三是生產(chǎn)制造成本高；四是生產(chǎn)設(shè)備龐大，輔助性設(shè)備復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種光電轉(zhuǎn)換效率較高、環(huán)境友好、生產(chǎn)成本較低、設(shè)備自動(dòng)化程度高的太陽(yáng)能電池晶硅材料的制絨方法。本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)晶硅材料的制絨方法，向裝有晶硅材料(多晶硅或/和單晶硅)的真空反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在一定壓力下，向反應(yīng)腔內(nèi)加上高頻電，其中所述的反應(yīng)氣體為氧氣和選自下述氣體中的一種或多種的混合氣體硝酸氣體、單質(zhì)鹵素氣體、六氟化硫、堿金屬氫氧化物氣體。為確保每次產(chǎn)品的質(zhì)量及環(huán)?？紤]，在反應(yīng)完成后，向反應(yīng)腔內(nèi)通入清洗氣體，以清洗反應(yīng)腔內(nèi)的剩余氣體，清洗氣體一般選擇下述氣體中的一種或多種的混合氣體空氣、 氮?dú)饣蚨栊詺怏w。生產(chǎn)上一般而言，所述反應(yīng)腔內(nèi)的氣體壓力為160 230Pa，反應(yīng)氣體總流量為 1000 2500ml/min，所述高頻電的頻率為400KHz 14MHz(。多晶硅材料的制絨方法，向裝有多晶硅材料的真空反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在一定壓力下，向反應(yīng)腔內(nèi)加上高頻電，其中所述的反應(yīng)氣體為氧氣和選自下述氣體中的一種或多種的混合氣體硝酸氣體、單質(zhì)鹵素氣體、六氟化硫。為確保每次產(chǎn)品的質(zhì)量及環(huán)保考慮，在反應(yīng)完成后，向反應(yīng)腔內(nèi)通入清洗氣體，以清洗反應(yīng)腔內(nèi)的剩余氣體，清洗氣體一般選擇下述氣體中的一種或多種的混合氣體空氣、 氮?dú)饣蚨栊詺怏w。生產(chǎn)上一般而言，所述反應(yīng)腔內(nèi)的氣體壓力為160 230Pa，反應(yīng)氣體總流量為 1000 2500ml/min，所述高頻電的頻率為400KHz 14MHz。單晶硅材料的制絨方法，向裝有單晶硅材料的真空反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在一定壓力下，向反應(yīng)腔內(nèi)加上高頻電，其中所述的反應(yīng)氣體為氧氣和選自下述氣體中的一種或多種的混合氣體硝酸氣體、單質(zhì)鹵素氣體、堿金屬氫氧化物氣體。為確保每次產(chǎn)品的質(zhì)量及環(huán)?？紤]，在反應(yīng)完成后，向反應(yīng)腔內(nèi)通入清洗氣體，以
3清洗反應(yīng)腔內(nèi)的剩余氣體，清洗氣體一般選擇下述氣體中的一種或多種的混合氣體空氣、 氮?dú)饣蚨栊詺怏w。生產(chǎn)上一般而言，所述反應(yīng)腔內(nèi)的氣體壓力為160 230Pa，反應(yīng)氣體總流量為 1000 2500ml/min，所述高頻電的頻率為400KHz 14MHz (這些范圍值是否可行呢？即只要在這個(gè)范圍內(nèi)能做出制絨產(chǎn)品即視為可行)與現(xiàn)有傳統(tǒng)制絨工藝方法相比，本發(fā)明的制備方法有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的方法是在一定的壓力下通過(guò)高頻放電，在交變電場(chǎng)作用下加速反應(yīng)腔內(nèi)的晶體硅材料的腐蝕，由于硅材料100面和110面的結(jié)構(gòu)不同，所以腐蝕速率大不相同， 結(jié)果實(shí)現(xiàn)了四棱金字塔結(jié)構(gòu)，而且金字塔大小、均勻性均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，由于實(shí)現(xiàn)了金字塔的自動(dòng)控制也就實(shí)現(xiàn)了光反射率的控制，即實(shí)現(xiàn)大幅度提高太陽(yáng)能電池片的光電轉(zhuǎn)換效率，實(shí)驗(yàn)表明可提高效率1-2個(gè)百分點(diǎn)。特別是多晶硅片提升是特別明顯，金字塔結(jié)構(gòu)接近單晶體絨面，光電轉(zhuǎn)換效率也接近單晶。2.本發(fā)明方法中，完全摒棄了液體酸堿，而采用的是在密閉空間內(nèi)控制量的氣體， 所用化學(xué)品僅為原來(lái)的1/1000，而且可全部反應(yīng)耗盡，因此一方面實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)環(huán)境不構(gòu)成任何污染；另一方面可幾乎不計(jì)酸堿成本。3.用傳統(tǒng)制絨法，設(shè)備龐大，輔助性設(shè)備復(fù)雜而且都具有電老虎和水老虎之稱，兩者占整個(gè)制造成本的6. 61%，而采用本發(fā)明的方法成本只有傳統(tǒng)的1/5左右。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1多晶硅材料放置于真空反應(yīng)腔內(nèi)的載片舟內(nèi)，關(guān)閉反應(yīng)腔后，先通入清洗氣體氮?dú)猓缓笙蚍磻?yīng)腔內(nèi)通入氯氣、六氟化硫和氧氣的混合反應(yīng)氣體，控制氣體壓力為200Pa，氣體總流量為lOOOml/min，氯氣六氟化硫氧氣的流量比為1 2 2，并向反應(yīng)腔內(nèi)加上頻率為450KHz的高頻電；反應(yīng)完成后，再向反應(yīng)腔內(nèi)通入氮?dú)?，將余下的反?yīng)混合氣體清洗干凈。采用上述制絨方法處理后的多晶硅材料具有四棱金字塔結(jié)構(gòu)，將上述這種具有四棱金字塔結(jié)構(gòu)的多晶硅材料用于制作太陽(yáng)能電池，光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)18% ；相同條件下采用傳統(tǒng)方法的多晶硅制作的太陽(yáng)能電池，光電轉(zhuǎn)換效率為16.6% ；前者較后者光電轉(zhuǎn)換效率可提高效率1.4個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)施例2單晶硅材料放置于真空反應(yīng)腔內(nèi)的載片舟內(nèi)，關(guān)閉反應(yīng)腔后，先通入清洗氣體氦氣，然后向反應(yīng)腔內(nèi)通入氣體溴、氫氧化鈉、氧氣的混合氣體，控制氣體壓力為180Pa，氣體總流量為2500ml/min，各氣體流量比為15 2 28，并向反應(yīng)腔內(nèi)加上頻率為14MH的高頻電；反應(yīng)完成后，再向反應(yīng)腔內(nèi)通入氦氣，將余下的反應(yīng)混合氣體清洗干凈。采用上述制絨方法處理后的單晶硅材料具有大小均勻的四棱金字塔結(jié)構(gòu)，將上述具有四棱金字塔結(jié)構(gòu)的單晶硅材料用于制作太陽(yáng)能電池，光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)19% ；相同條件下采用傳統(tǒng)方法的單晶硅制作的太陽(yáng)能電池，光電轉(zhuǎn)換效率為18% ；前者較后者光電轉(zhuǎn)換效率可提高效率1個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)施例3
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多晶硅材料和單晶硅材料一并放置于真空反應(yīng)腔內(nèi)的載片舟內(nèi)，關(guān)閉反應(yīng)腔后， 先通入清洗氣體氮?dú)?，然后向反?yīng)腔內(nèi)通入硝酸氣體、氯氣、六氟化硫和氧氣混合反應(yīng)氣體，控制氣體壓力為230Pa，氣體總流量為1800ml/min，并向反應(yīng)腔內(nèi)加上頻率為12. 5MHz 的高頻電；反應(yīng)完成后，再向反應(yīng)腔內(nèi)通入空氣，將余下的反應(yīng)混合氣體清洗干凈。將上述具有四棱金字塔結(jié)構(gòu)的多晶硅材料和單晶硅分別用于制作太陽(yáng)能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率分別可達(dá)18%和19%;相同條件下采用傳統(tǒng)方法的多晶硅和單晶硅制作的太陽(yáng)能電池，光電轉(zhuǎn)換效率分別為16. 6%和18% ；前者較后者光電轉(zhuǎn)換效率分別可提高效率 1.4個(gè)和1個(gè)百分點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于太陽(yáng)能電池的晶硅材料的制絨方法，其特征在于向裝有晶硅材料的真空反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在一定壓力下，向反應(yīng)腔內(nèi)加上高頻電，其中所述的反應(yīng)氣體為氧氣和選自下述氣體中的一種或多種的混合氣體硝酸氣體、單質(zhì)鹵素氣體、六氟化硫、堿金屬氫氧化物氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能電池的晶硅材料的制絨方法，其特征在于反應(yīng)完成后，向反應(yīng)腔內(nèi)通入清洗氣體。
3.如權(quán)利要求2所述的用于太陽(yáng)能電池多晶硅材料的制絨方法，其特征在于所述清洗氣體選自下述氣體中的一種或多種空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的用于太陽(yáng)能電池的晶硅材料的制絨方法，其特征在于 所述反應(yīng)腔內(nèi)的氣體壓力為1601 230Pa，反應(yīng)氣體總流量為1000 2500ml/min，所述高頻電的頻率為400KHz 14MHz。
5.一種用于太陽(yáng)能電池的多晶硅材料的制絨方法，其特征在于向裝有多晶硅材料的真空反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在一定壓力下，向反應(yīng)腔內(nèi)加上高頻電，其中所述的反應(yīng)氣體為氧氣和選自下述氣體中的一種或多種的混合氣體硝酸氣體、單質(zhì)鹵素氣體、六氟化硫。
6.如權(quán)利要求5所述的用于太陽(yáng)能電池的晶硅材料的制絨方法，其特征在于反應(yīng)完成后，向反應(yīng)腔內(nèi)通入下述氣體中的一種或多種空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w。
7.如權(quán)利要求5或6所述的用于太陽(yáng)能電池的多晶硅材料的制絨方法，其特征在于 所述反應(yīng)腔內(nèi)的氣體壓力為1601 230Pa，反應(yīng)氣體總流量為1000 2500ml/min，所述高頻電的頻率為400KHz 14MHz。
8.一種用于太陽(yáng)能電池的單晶硅材料的制絨方法，其特征在于向裝有單晶硅材料的真空反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在一定壓力下，向反應(yīng)腔內(nèi)加上高頻電，其中所述的反應(yīng)氣體為氧氣和選自下述氣體中的一種或多種的混合氣體硝酸氣體、單質(zhì)鹵素氣體、堿金屬氫氧化物氣體。
9.如權(quán)利要求8所述的用于太陽(yáng)能電池的單晶硅材料的制絨方法，其特征在于反應(yīng)完成后，向反應(yīng)腔內(nèi)通入下述氣體中的一種或多種空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w。
10.如權(quán)利要求8或9所述的用于太陽(yáng)能電池的多晶硅材料的制絨方法，其特征在于 所述反應(yīng)腔內(nèi)的氣體壓力為1601 230Pa，反應(yīng)氣體總流量為1000 2500ml/min，所述高頻電的頻率為400KHz 14MHz。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于太陽(yáng)能電池的晶硅材料的制絨方法，向裝有晶硅材料的真空反應(yīng)腔內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在一定壓力下，向反應(yīng)腔內(nèi)加上高頻電，其中所述的反應(yīng)氣體為氧氣和選自下述氣體中的一種或多種的混合氣體硝酸氣體、氯氣、六氟化硫、堿金屬氫氧化物氣體。采用本發(fā)明方法得到的晶硅材料可大幅度提高太陽(yáng)能電池片的光電轉(zhuǎn)換效率；并且本發(fā)明方法完全摒棄了液體酸堿，既實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)環(huán)境不構(gòu)成任何污染；也節(jié)約了大量的制作成本。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102255002SQ20111022678
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者陳必雄 申請(qǐng)人:陳必雄