一種超薄黑硅硅片的制作設備及方法與流程

本發明涉及太陽能電池技術領域，特別涉及一種超薄黑硅硅片的制作設備及方法。

背景技術：

現有的硅片制備技術是從硅錠切割下來，且切割超薄硅片（低于100um）會造成很高的碎片率，因而尋找一種直接制備超薄硅片的方法可以大幅降低太陽能電池的成本。目前，直接生長硅片的方法是使用絲線垂直提拉得到，受垂直空間的限制，硅片生長到一定長度就需要切割下來，還需要重新掛絲開機，生產速率收到限制。

因此，有必要提供一種改進的技術方案來克服上述問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種超薄黑硅硅片的制作設備及方法，解決上述問題。

為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，本發明提供一種超薄黑硅硅片的制作設備，其包括：超薄硅片制備模塊和黑硅制備模塊，

所述超薄硅片制備模塊包括自動加料臺、石墨坩堝、石英生長平臺、降溫罩、伺服電機、提拉絲和激光器，所述自動加料臺設置于所述石墨坩堝的前上方，所述石墨坩堝的底部裝有石墨加熱器，所述石英生長平臺設置在所述石墨坩堝的后方，并與所述石墨坩堝連接，所述石英生長平臺的底部裝有電阻絲加熱器，所述降溫罩設置在所述石英生長平臺的正上方，所述激光器設置在所述降溫罩的后上方，所述兩根或多根提拉絲在所述伺服電機的帶動下依次經過所述石墨坩堝的上方、所述石英生長平臺和所述降溫罩之間的空間以及激光器的下方，

所述黑硅制備模塊包括真空腔、真空泵組、陽極板、陰極板、不銹鋼管和進氣管，所述真空腔的一側連接所述真空泵組、另一側連接進氣管，所述進氣管與所述真空腔的連接處罩設有不銹鋼管，所述不銹鋼管一部分在所述真空腔內，另一部分在真空腔外，所述不銹鋼管在所述真空腔內的部分上設有多個進氣孔，所述真空腔內設有多個所述陽極板和陰極板，所述陽極板和陰極板呈上下間隔設置，所述陰極板上設有多個用于放置硅片的槽。

作為本發明的一個優選的實施例，所述石墨坩堝的靠近所述自動加料臺的內壁比所述石墨坩堝的靠近所述石英生長平臺的內壁高0.5cm。

作為本發明的一個優選的實施例，所述兩根提拉絲與所述石英生長平臺的間距為10-20um。

作為本發明的一個優選的實施例，所述兩根提拉絲的間距為156mm。

作為本發明的一個優選的實施例，所述降溫罩與所述石英生長平臺的間距1-5mm。

作為本發明的一個優選的實施例，所述降溫罩內布置有多根銅管，所述銅管內通入高速空氣。

作為本發明的一個優選的實施例，多個進氣孔的直徑為100um，相鄰的進氣孔之間的間距為0.5cm。

作為本發明的一個優選的實施例，所述進氣管上設有質量流量計。

根據本發明的另一個方面，本發明提供一種超薄黑硅硅片的制作方法，包括：

（1）由自動加料臺提供硅顆粒，再由石墨坩堝加熱至1420℃，使硅顆粒熔融，形成硅液；

（2）所述硅液流向石英生長平臺，并在所述石英生長平臺上由表面張力形成一個彎液面，所述石英生長平臺上方的降溫罩通入高速氣體給硅液表面降溫，同時伺服電機控制提絲線拉動，控制拉動速度使得拉伸速度與熱毛細驅動作用下硅液的移動保持一致，拉出所述石英生長平臺進而形成超薄硅片；

（3）當所述超薄硅片生長到156mm之后，激光器將超薄硅片切割下來；

（4）所述超薄硅片進入空間堆疊式的PECVD進行RIE制絨，形成超薄黑硅硅片。

作為本發明的一個優選的實施例，所述步驟（2）中所述超薄硅片的厚度為50-100um。

與現有技術相比，本發明中一種超薄黑硅硅片的制作設備及方法，可快速的直接制備得到黑硅硅片，而且碎片率低、制作太陽能電池的成本低，無需重新掛絲開機，生產速率高。

【附圖說明】

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中：

圖1為本發明中的一種超薄黑硅硅片的制作設備及方法的超薄硅片制備模塊的系統結構示意圖；

圖2為本發明中的超薄黑硅硅片的制作設備及方法的黑硅制備模塊的系統結構示意圖。

其中：1為自動加料臺、2為石墨坩堝、21為石墨加熱器、3為石英生長平臺、31為電阻絲加熱器、4為降溫罩、5為伺服電機、6為提拉絲、7為絲線卷、8為激光器、9為真空腔、10為真空泵組、11為陰極板、12為陽極板、13為不銹鋼管、14為進氣管、15為質量流量計。

【具體實施方式】

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

本發明所述的一種超薄黑硅硅片的制作設備，包括：超薄硅片制備模塊和黑硅制備模塊。為了便于理解，現結合實施例介紹：

此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發明至少一個實現方式中的特定特征、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。

請參閱圖1，圖1為本發明中的一種超薄黑硅硅片的制作設備及方法的超薄硅片制備模塊的系統結構示意圖。如圖1所示，所述超薄硅片制備模塊包括自動加料臺1、石墨坩堝2、石英生長平臺3、降溫罩4、伺服電機5、提拉絲6和激光器8，所述自動加料臺1設置于所述石墨坩堝2的前上方，所述石墨坩堝2的底部裝有螺旋的石墨加熱器21，所述石英生長平臺3設置在所述石墨坩堝2的后方，并與所述石墨坩堝2連接，所述石墨坩堝2的靠近所述自動加料臺1的內壁比所述石墨坩堝2的靠近所述石英生長平臺3的內壁高0.5cm，所述石英生長平臺3的底部裝有電阻絲加熱器，所述降溫罩4設置在所述石英生長平臺3的正上方，所述降溫罩4與所述石英生長平臺3的間距1-5mm，所述降溫罩4內布置有多根銅管（未圖示），所述銅管內通入高速空氣，銅管內可通入高速空氣對石英生長平臺3上的硅液降溫，所述激光器8設置在所述降溫罩4的后上方，所述兩根或多根提拉絲6在所述伺服電機5的帶動下從絲線卷7依次經過所述石墨坩堝2的上方、所述石英生長平臺3和所述降溫罩4之間的空間以及激光器8的下方，其中，所述兩根提拉絲6的間距為156mm，所述兩根提拉絲6與所述石英生長平臺3的間距為10-20um。

請參閱圖2，圖2為本發明中的超薄黑硅硅片的制作設備及方法的黑硅制備模塊的系統結構示意圖。如圖2所示，所述黑硅制備模塊包括真空腔9、真空泵組10、陽極板12、陰極板11、不銹鋼管13和進氣管14，所述真空腔9的一側連接所述真空泵組10、另一側連接進氣管14，所述進氣管14上設有質量流量計15，所述進氣管14與所述真空腔9的連接處罩設有不銹鋼管13，所述不銹鋼管13一部分在所述真空腔9內，另一部分在真空腔9外，所述不銹鋼管13在所述真空腔9內的部分上設有多個進氣孔，多個進氣孔的直徑為100um，相鄰的進氣孔之間的間距為0.5cm，氣體從進氣孔進入真空腔9的氣體為水平的進入，通入的氣體為氯氣，氧氣和六氟化硫。所述真空腔9內設有多個所述陽極板12和陰極板11，所述陽極板12和陰極板11呈上下間隔設置，所述陰極板11上設有多個用于放置硅片的槽（未圖示），數量和尺寸為5*6個156*156mm的槽。

上述制作設備的使用方法為：

（1）由自動加料臺1提供硅顆粒，再由石墨坩堝2加熱至1420℃，使硅顆粒熔融，形成硅液；

（2）石英生長平臺3水臺略低于石墨坩堝2，所述硅液流向石英生長平臺3，通過自動加料臺1控制硅顆粒的量，保證硅液在石英生長平臺3上由表面張力形成一個彎液面而不會溢出，所述石英生長平臺3上方的降溫罩通入高速氣體給硅液表面降溫，同時伺服電機5控制提絲線6拉動，控制拉動速度使得拉伸速度與熱毛細驅動作用下硅液的移動保持一致，硅片將持續的生長，然后依靠提絲線6拉出所述石英生長平臺3進而形成超薄硅片，所述超薄硅片的厚度為50-100um，同時自動加料臺1自動加料，保證硅液液面保持不變；

（3）當所述超薄硅片生長到156mm之后，激光器將超薄硅片切割下來；

（4）所述切割下來的超薄硅片進入空間堆疊式的PECVD進行RIE制絨，形成超薄黑硅硅片。

下面結合一種超薄黑硅硅片的制作設備及方法介紹一個能夠充分體現本發明內容的實施例：

實施例一

加入硅顆粒，控制石墨坩堝2溫度1420度，直到彎液面形成，而不會溢出石英生長平臺3，伺服電機5控制拉動速度大約為20cm/min，同時降溫罩4通入0.8Mpa的壓縮空氣，等硅片生長到156mm之后，沿著提拉絲6的絲線將硅片用激光切割下來，之后絲線將繼續拉動，直到下一個硅片生長出來，激光繼續切割，如此往復。最后，硅片進入PECVD進行RIE制絨。最后形成超薄黑硅硅片。

需要指出的是，熟悉該領域的技術人員對本發明的具體實施方式所做的任何改動均不脫離本發明的權利要求書的范圍。相應地，本發明的權利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實施方式。