[發明專利]太陽能電池用鍺錫共摻單晶硅及其制備方法

有效

• 申請號: 201210327712.5
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102828243A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 張群社;祁偉
• 申請（專利權）人: 西安隆基硅材料股份有限公司;無錫隆基硅材料有限公司;寧夏隆基硅材料有限公司;銀川隆基硅材料有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;H01L31/0288
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于太陽能單晶硅生產技術領域，涉及一種太陽能電池用鍺錫共摻單晶硅，本發明還涉及該種鍺錫共摻單晶硅的制備方法。

背景技術

太陽能電池可以直接將光能轉化為電能，是一種可以有效利用太陽能的方式，也是重要的可再生清潔能源。近十年來，在快速發展的光伏產業中，高效率及低成本一直是兩個主要競爭點，晶體硅作為當前最主要的太陽能電池材料，憑借其電池的高效穩定一直占據著光伏市場的大部分份額。

目前限制單晶硅太陽電池大規模應用的主要障礙仍然是其較高的成本，現有單晶硅中的原生微缺陷以及硼氧復合體的形成是主要的技術問題，所以不斷提高單晶硅太陽能電池的轉換效率并降低成本，一直是工業界和研究界不斷努力的目標。

發明內容

本發明的目的是提供一種太陽能電池用鍺錫共摻單晶硅，解決了現有技術中單晶硅太陽電池的轉換效率低、制作成本高的問題。

本發明的另一目的是提供該種鍺錫共摻單晶硅的制備方法。

本發明所采用的技術方案是，一種太陽能電池用鍺錫共摻單晶硅，該單晶硅中摻雜有三種雜質，該三種雜質原子體積濃度分別是：電活性雜質為10¹³～10²¹atoms/cm³，鍺為10¹⁶～10¹⁹atoms/cm³，錫為10¹³～10¹⁶atoms/cm³。

本發明所采用的另一技術方案是，一種太陽能電池用鍺錫共摻單晶硅的制備方法，按照以下步驟實施：

在太陽能級多晶硅原料中同時摻入質量濃度為10ppbw~1%的電活性雜質、10ppmw~0.5%的鍺、10ppbw~10ppmw的錫，通過常規CZ法制得單晶硅，單晶硅中的上述三種雜質的最終原子體積濃度分別為：電性雜質為10¹³～10²¹atoms/cm³、鍺為10¹⁶～10¹⁹atoms/cm³、錫為10¹³～10¹⁶atoms/cm³，即成。

本發明的有益效果是：

1）該方法工藝簡單，制作成本低，不會影響硅材料的電學性質。

2）鍺、錫原子直徑大于硅原子直徑且以替位形式存在于單晶硅中，它們進入晶體格點后可以有效抑制空位點缺陷的形成，從而降低單晶硅中由空位點缺陷衍生的微缺陷濃度。

3）在單晶硅中鍺、錫元素可以與氧元素相互作用形成復合體，降低間隙氧濃度。鍺、錫元素還可以提高硼氧復合體的形成能，從而降低單晶太陽能電池的光致轉換效率衰減的比率。

具體實施方式

本發明的太陽能電池用鍺錫共摻單晶硅，在單晶硅中的三種雜質最終的原子體積濃度分別為：電活性雜質為10¹³～10²¹atoms/cm³，鍺為10¹⁶～10¹⁹atoms/cm³，錫為10¹³～10¹⁶atoms/cm³。

所述的電活性雜質選用磷、硼、砷、銻或鎵之一；所述的鍺、錫，均選用5N純度以上的高純單質，或是高純含鍺、錫元素的化合物。

本發明的太陽能電池用摻鍺錫直拉單晶硅的制備方法，按照以下步驟實施：

在太陽能級多晶硅原料中同時摻入質量濃度為10ppbw~1%的電活性雜質、10ppmw~0.5%的鍺、10ppbw~10ppmw的錫，通過常規CZ法制得單晶硅，單晶硅中的上述三種雜質的最終原子體積濃度分別為：電性雜質為10¹³～10²¹atoms/cm³、鍺為10¹⁶～10¹⁹atoms/cm³、錫為10¹³～10¹⁶atoms/cm³，即成。

本發明的太陽能電池用摻鍺錫直拉單晶硅，由于鍺、錫元素與硅元素同為四族元素，所以不會影響硅材料的電學性質，同時鍺、錫能夠抑制單晶硅中原生微缺陷的產生，以及與直拉單晶硅中氧元素相互作用，能夠有效的提高單晶硅的品質。

實施例