[發明專利]太陽能電池用鍺單晶生長的摻雜方法

有效

• 申請號: 201210407264.X
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN102877121A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 王侃;吳紹華;子光平;符世繼;李睿;韓帥民;彭明清;侯明;陳驥;李茂忠
• 申請（專利權）人: 云南北方馳宏光電有限公司
• 主分類號: C30B15/04
• 分類號: C30B15/04;C30B29/08
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明屬于添加摻雜材料的單晶生長技術領域，特別涉及一種鍺單晶生長的摻雜方法。

背景技術

太陽能電池鍺單晶主要是在高純鍺中摻雜3價或5價元素，控制鍺單晶的電阻率小于0.05Ω.cm，太陽能電池用鍺單晶的摻雜劑主要是鎵和銦。但是，由于鎵和銦在鍺中的分凝系數較小，在拉晶過程中得到的鍺單晶電阻率分布不均勻，使鍺單晶的軸向電阻率變化太大，不利于工業化生產。目前的摻雜方法主要用摻雜勺補加摻雜劑，這使摻雜劑在區熔鍺融化后，不能達到均勻混合使摻雜劑濃度的均勻性受到影響，導致摻雜劑與區熔鍺錠不能按比例混合，達不到目標電阻率的要求。這種摻雜方法沒有從根本上解決摻雜劑在鍺中均勻分布的難題，存在需多次摻雜，操作復雜，容易導致爐體漏氣等弊端。

發明內容

針對現有摻雜方法存在的不足，本發明提供一種太陽能電池用鍺單晶生長的摻雜方法，克服了用摻雜勺補加摻雜劑，存在多次摻雜，操作復雜，爐體漏氣的弊端，一次摻雜就可使摻雜劑在單晶中能均勻分布。

本發明所述的太陽能電池用鍺單晶生長的摻雜方法，其特征在于步驟如下：

步驟一，清洗干燥：將稱好的高純鍺放在清洗機熱水槽內，升溫至40℃～65℃，然后將其依次放入熱水酸泡槽、超聲溢流槽，清洗至無殘酸，取出放入不銹鋼盤中，將洗好的鍺放入干燥箱中，設定加熱溫度為100℃～120℃，恒溫2～3小時，冷卻后取出；

步驟二，裝料：將清洗干燥后的高純鍺裝入單晶爐內的坩堝中，然后將摻雜劑放在高純鍺間；

步驟三，抽真空：啟動控制系統開始抽真空，待漏率檢驗合格，設置氬氣流量為5～60sltm/min；

步驟四，加熱：打開加熱器，升溫化料；

步驟五，初步混合：當坩堝內的原料全部融化后控制坩堝轉速為3～10轉/分鐘，以0.2～0.8轉/分鐘的速度提高轉速，20~60分鐘后，以0.5～2轉/分鐘的速度降低轉速，如此反復3次及以上即達到摻雜元素在鍺中的初步混合；

步驟六，降溫：降低爐溫至939～948℃；

步驟七，均勻混合：將籽晶放下接觸鍺熔體，將籽晶轉速控制在5～20轉/分鐘，旋轉方向與坩堝旋轉方向相反，控制坩堝轉速3～10轉/分鐘，以0.2～0.8轉/分鐘的速度提高轉速，20～60分鐘后，以0.5～2轉/分鐘的速度降低轉速，如此反復3次及以上即達到摻雜元素在鍺中的均勻混合。

本發明所使用的摻雜劑：可以是Ga、In、As、Sb等的一種或幾種。

本發明的有益效果為：該方法操作簡單，只需一次摻雜，就能使摻雜劑在太陽能電池用鍺單晶中均勻分布，鍺單晶的電阻率均勻分布，軸向電阻率變化小，利于工業化生產；通過測試，鍺單晶電阻率在0.001～0.003Ω·cm，可達到太陽能電池用鍺單晶電阻率均勻分布的要求。

附圖說明

圖1太陽能電池用鍺單晶摻雜工藝流程框圖；

圖2未使用本發明工藝的鍺單晶電阻率縱向分布示意圖；

圖3使用本發明工藝后鍺單晶電阻率縱向分布示意圖；

圖4使用本發明的方法生長太陽能鍺單晶時的圖像；

圖5使用本發明的方法得到的太陽能鍺單晶的實物圖。

具體實施方式

以下結合附圖，通過實施例對本發明做進一步詳細說明。

實施例一：

本例是運用本發明方法在鍺單晶中摻雜Ga的實施例，其步驟如下：

步驟一，將稱好的高純鍺錠放在清洗機熱水槽內，升溫至50℃，然后將其依次放入熱水酸泡槽、超聲溢流槽，清洗至無殘酸，取出放入不銹鋼盤中。將洗好的鍺錠放入干燥箱中，設定加熱溫度為100℃，恒溫2小時，冷卻后取出；

步驟二，將清洗干燥后的高純鍺裝入單晶爐內的坩堝中，然后將摻雜劑Ga放在高純鍺間；

步驟三，啟動控制系統開始抽真空，待漏率檢驗合格，設置氬氣流量為30sltm/min；

步驟四，打開加熱器，升溫化料；

步驟五，當坩堝內的原料全部融化后控制坩堝轉速為3轉/分鐘，以0.2轉/分鐘的速度提高轉速，20分鐘后，以0.5轉/分鐘的速度降低轉速，如此反復3次即達到Ga在鍺中的初步混合；

步驟六，降低爐溫至940℃；

步驟七，將籽晶放下接觸鍺熔體，將籽晶轉速控制在5轉/分鐘，旋轉方向與坩堝旋轉方向相反，控制坩堝轉速3轉/分鐘，以0.2轉/分鐘的速度提高轉速，20分鐘后，以0.5轉/分鐘的速度降低轉速，如此反復3次即達到Ga在鍺中的均勻混合。

實施例二：