本實用新型涉及光伏晶體高效節(jié)能硅片，特別是涉及一種摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備。
背景技術(shù)：
黑硅技術(shù)的進步尤其是在探測器工藝方面的發(fā)展極大促進了硅光吸收的研究。1998年前后，哈佛大學(xué)的Mazur教授課題組利用飛秒激光輻照六氟化硫氣氛中的硅，由于激光能量密度高便于把硫元素熔入硅中，這樣形成了一層超飽和摻雜硫的硅材料；高含量S形成的雜質(zhì)能帶與硅帶尾交迭，使硅能帶延伸至禁帶，雜質(zhì)能級展寬形成雜質(zhì)帶，且呈現(xiàn)出金屬化導(dǎo)電傾向。此外激光刻蝕后，表面微納米結(jié)構(gòu)的反射能力增強了，吸收波長范圍更廣，稱為廣譜吸收的黑硅。
現(xiàn)有的硅摻雜技術(shù)，參見申請?zhí)枮?01310398256.8的太陽能電池硅片表面摻硫方法，采用黑硅及脈沖激光對硅片表面0.5-2μm厚度進行高濃度硫摻雜。摻雜法廣譜黑硅(簡稱黑硅),將硅片放置于含硫氣氛中，利用脈沖寬度在1ns—1000ns的脈沖激光，能量密度控制在僅使硅片表面0.5—2μm厚度內(nèi)；摻硫濃度為1019—1021cm-3或硫硅原子比在0.1％—1％。使硅片表面的黑硅層表面形成高濃度硫摻雜的硫硅合金層。
2012年，中科院研究生院分別采用皮秒激光輻照氣相摻雜和離子注入加脈沖激光輻照的方法制備了超飽和硫摻雜硅材料，并利用該材料開展了超飽和硫摻雜硅探測器和太陽能電池的探索研究。
一般而言激光氛圍中制備的黑硅腐蝕坑較深，導(dǎo)致載流子的傳輸距離增加，復(fù)合速率增加，提升光伏晶硅電池效率有限，常規(guī)激光摻雜設(shè)備費用較高，生產(chǎn)效率相對低下。
直接硅片技術(shù)也稱為帶硅技術(shù)，例如1366Technologies的kerfless硅片系以專利技術(shù)DirectWafer工藝，直接透過融化的硅料所生成的外延片。由于去除了在硅錠到硅片過程中的幾個階段，因此可省下大量制造成本與能源消耗。缺點為：由于冷卻速率快雜質(zhì)分凝不充分結(jié)晶成核小，位錯密度高導(dǎo)致壽命較低。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種直接硅片降溫結(jié)晶、摻雜拓展能級的摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備。
本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備，包括輸送裝置和熱處理裝置，所述輸送裝置上設(shè)有模具盒，所述模具盒在所述輸送裝置的帶動下移動，所述輸送裝置上配設(shè)有隔離保護裝置，所述隔離保護裝置內(nèi)設(shè)有熔硅裝置和摻雜機構(gòu)，所述模具盒進入所述隔離保護裝置依次經(jīng)過所述摻雜機構(gòu)和所述熔硅裝置，所述熔硅裝置上連接有控制裝置；所述熱處理裝置上設(shè)有溫度檢測組件。
本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備，其中所述控制裝置上設(shè)有檢測機構(gòu)，所述檢測機構(gòu)檢測到所述模具盒輸送至所述熔硅裝置下方，即發(fā)送控制信號打開所述熔硅裝置，所述熔硅裝置向所述模具盒中鋪設(shè)熔融硅。
本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備，其中所述熱處理裝置設(shè)為退火裝置，所述溫度檢測組件設(shè)為紅外溫度傳感器。
本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備，其中所述摻雜機構(gòu)上設(shè)有微粉輸入器和粒度篩選裝置。
本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備，其中所述模具盒上設(shè)有溫度感應(yīng)組件，所述溫度感應(yīng)組件與所述微粉輸入器連接。
本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備，其中所述模具盒設(shè)為石墨模具盒。
本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備，其中所述隔離保護裝置內(nèi)設(shè)有壓力傳感器。
本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備，其中所述隔離保護裝置上設(shè)有透明的殼體。
本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備上設(shè)有輸送裝置和熱處理裝置，輸送裝置上設(shè)有模具盒，模具盒依次在輸送裝置上排列，輸送裝置上還設(shè)有隔離保護裝置，隔離保護裝置內(nèi)設(shè)有摻雜機構(gòu)和熔硅裝置，模具盒在輸送裝置的帶動下進入隔離保護裝置、且依次經(jīng)過摻雜機構(gòu)和熔硅裝置，摻雜機構(gòu)先向模具盒內(nèi)鋪設(shè)摻雜物質(zhì)，然后鋪設(shè)熔融硅，有助于熔融硅與摻雜物質(zhì)的相互融合，保證融合均勻；模具盒輸送出隔離保護裝置，進入熱處理裝置，熱處理裝置進行退火處理，保證硅片的均勻性，熱處理裝置上還設(shè)有溫度檢測組件，溫度檢測組件監(jiān)測熱處理裝置的退火溫度，方便對退火溫度進行調(diào)控，進一步保證硅片的均勻性，不僅實現(xiàn)了直接硅片的制備還提高了直接硅片的性能。
下面結(jié)合附圖對本實用新型的摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備作進一步說明。
附圖說明
圖1為本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)注：1、輸送裝置；2、模具盒；3、隔離保護裝置；4、摻雜機構(gòu)；5、熔硅裝置；6、熱處理裝置；7、溫度檢測組件。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型摻雜廣譜的直接硅片制備設(shè)備，包括輸送裝置1和熱處理裝置6，輸送裝置1上設(shè)有模具盒2，模具盒2在輸送裝置1的帶動下移動，輸送裝置1上配設(shè)有隔離保護裝置3，隔離保護裝置3內(nèi)設(shè)有熔硅裝置5和摻雜機構(gòu)4。隔離保護裝置3將熔硅裝置5和摻雜機構(gòu)4進行隔離保護，防止外界環(huán)境干擾；隔離保護裝置3隔離空氣和雜質(zhì)，防止氧化造成硅片氧含量高，防止雜質(zhì)影響加工精度。模具盒2進入隔離保護裝置3依次經(jīng)過摻雜機構(gòu)4和熔硅裝置5，模具盒2進入隔離保護裝置3時，先經(jīng)過摻雜機構(gòu)4，摻雜機構(gòu)4向模具盒2內(nèi)鋪設(shè)摻雜物質(zhì)，熔硅裝置5進行熔融硅鋪設(shè)時，有助于摻雜物質(zhì)與熔融硅的快速融合。
熔硅裝置5上連接有控制裝置，控制裝置上設(shè)有檢測機構(gòu)，檢測機構(gòu)檢測到模具盒2輸送至熔硅裝置5下方，即發(fā)送控制信號打開熔硅裝置5，熔硅裝置5向模具盒2中鋪設(shè)熔融硅，保證熔融硅鋪設(shè)的均勻和規(guī)整。
模具盒2經(jīng)過熔硅裝置5鋪設(shè)熔融硅后，模具盒2內(nèi)形成直接硅片，模具盒2隨輸送裝置1輸出隔離保護裝置3，進入熱處理裝置6。熱處理裝置6設(shè)為退火裝置，模具盒2內(nèi)的直接硅片的孿晶密度高，退火裝置退火處理后能提升晶體質(zhì)量，保證晶體的均勻性。退火處理過程中，退火溫度在1340-1400℃，時間控制在0-3分鐘，優(yōu)選的退火溫度在1370-1380℃，時間在1分鐘內(nèi)，其位錯密度度較不退火的降低5-10％；后續(xù)持續(xù)降低溫度至700℃以下，可以進行快速冷卻。熱處理裝置6上設(shè)有溫度檢測組件7，溫度檢測組件7設(shè)為紅外溫度傳感器，紅外溫度傳感器能夠監(jiān)測退火溫度，進而方便調(diào)控直接硅片的溫度梯度。
摻雜機構(gòu)4上設(shè)有微粉輸入器和粒度篩選裝置。摻雜物質(zhì)包括：硫系元素和硼、鋁等三族元素，采用共摻雜的辦法進行補償。摻雜顆粒選擇高純度納米硫，平均粒徑在20-50nm之間的顆粒，便于快速熔于熔融硅中。納米硫的優(yōu)選粒徑為30nm，納米硫通過粒度篩選裝置進行篩選，保證粒度的均勻；微粉輸入器設(shè)為氣動輸入，配設(shè)有氮氣輸送，每次輸送的納米硫進行定量控制，并且可以通過調(diào)節(jié)氮氣流速來改變輸送納米硫的質(zhì)量，調(diào)節(jié)方法簡便實用。
模具盒2設(shè)為石墨模具盒，石墨的穩(wěn)定性好，抗熱震性好、在溫度變化梯度大時性能穩(wěn)定，耐高溫能力強，熔融狀態(tài)的硅溫度在1410℃。納米硫的熔點在115℃，沸點在445℃，當(dāng)硅熔融降溫時形成一定的溫度梯度會影響硫的熔入，納米硫一部分融入熔融硅，另一部分達到沸點后的揮發(fā)。模具盒2上設(shè)有溫度感應(yīng)組件，溫度感應(yīng)組件連接在微粉輸入器上，調(diào)控納米硫的供給；硫原子在熔融硅中的溶解度可達1020cm-3以上，采用產(chǎn)線的快速凝固工藝實現(xiàn)5-7微米的硅硫混合物層。
隔離保護裝置3內(nèi)設(shè)有壓力傳感器，隔離保護裝置3內(nèi)填充常壓氮氣，減小氧化對直接硅片加工過程的影響。壓力傳感器檢測隔離保護裝置3內(nèi)的壓力，防止在填充氮氣的過程中發(fā)生壓力不穩(wěn)定的穩(wěn)定，壓力傳感器能實時監(jiān)測隔離保護裝置3內(nèi)的環(huán)境壓力，保證加工過程的穩(wěn)定有序進行。隔離保護裝置3內(nèi)還可以填充其他氣體，只要起到隔離和防氧化的作用即可。
隔離保護裝置3上設(shè)有透明的殼體，隔離保護裝置3的殼體可以設(shè)為有機玻璃材料，價格便宜，強度、硬度高，方便觀察隔離保護裝置3內(nèi)熔硅裝置5和摻雜機構(gòu)4的運行狀態(tài)。
電池常規(guī)工藝比如擴散和印刷均無法實現(xiàn)非晶硅能帶的拓寬；本實用新型在直接硅片降溫結(jié)晶條件下，積極利用廣譜黑硅技術(shù)中摻雜拓展能級的優(yōu)勢。優(yōu)化后的直接硅片，便于結(jié)合背面鈍化等新興技術(shù)實現(xiàn)高效電池技術(shù)的兼容。背面鈍化后硫硅層厚度為2-4μm作為電池背面使用。通過量子效率測試，得出優(yōu)化后的直接硅片對700-1100nm的吸收率較傳統(tǒng)方式加工的直接硅片制作的電池片高5-8％。
以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。