[發明專利]N型晶體硅及其制備方法

有效

• 申請號: 201310447431.8
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103451728A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 張帥;胡亞蘭;游達;朱常任
• 申請（專利權）人: 江蘇協鑫硅材料科技發展有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B11/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 唐清凱

技術領域

本發明涉及光伏硅片生產技術領域，具體涉及一種N型晶體硅及其制備方法。

背景技術

目前，摻硼多晶硅被廣泛地應用于太陽能電池制造行業中。但是由于摻硼多晶硅中的位于替代位的硼原子的直徑要小于硅原子，在光照下，硼原子會與硅中的氧結合形成硼氧復合體。硼氧復合體在硅中是深能級復合中心，會降低少數載流子的壽命，從而導致太陽能電池光電轉換效率降低2～3%，這種現象就是太陽能電池的效率衰減現象，這種衰減對太陽能電池光伏發電非常不利。研究發現，以N型摻雜劑取代P型摻雜補償劑硼，可以避免硼氧復合體的生成，避免光衰減現象，所以N型硅晶體已經開始被應用于太陽能電池的制備中。

對于N型晶體硅而言，其內的N型摻雜劑的分凝系數都比較小，此處所謂N型摻雜劑通常為V族元素，諸如磷、砷或銻，其中，磷的分凝系數為0.35，砷的分凝系數為0.30，銻的分凝系數為0.023，較小的分凝系數意味著偏析較為嚴重，所以在硅晶體生長完成后，電阻率沿晶體生長方向變化很大，這將大大限制硅錠的利用率，增加生產成本。為了減小硅錠垂直區域電阻率的跨度，現在的N型摻雜技術一般是提供補償摻雜，即摻雜P型元素如硼、鋁、鎵等。但直接將P型母合金與N型母合金一起摻雜，很難達到精確控制電阻率的目的。

發明內容

基于此，有必要提供一種可精確控制電阻率的N型晶體硅的制備方法。另外，還提供了一種由上述方法制得的N型晶體硅。

一種N型晶體硅的制備方法，包括以下步驟：

向坩堝內投入含有N型摻雜劑的硅料，其中所述坩堝側壁內側涂覆有P型摻雜補償劑涂層，所述P型摻雜補償劑涂層的位置在所投入的含有N型摻雜劑的硅料熔化后的硅液表面與硅液所生成的晶體硅的高度差范圍內；

硅料熔化，定向凝固，使含有N型摻雜劑的硅液生成N型晶體硅。

在其中一個實施例中，在向坩堝內投入含有N型摻雜劑的硅料的步驟之前，還包括以下步驟：

根據投入的所述含有N型摻雜劑的硅料的質量和坩堝的內徑，計算出硅料熔化后的硅液表面的高度和所生成的晶體硅的高度；

在位于硅液表面與硅液所生成的晶體硅的高度差范圍內的坩堝側壁上涂覆P型摻雜補償劑涂層。

在其中一個實施例中，先在坩堝內壁上的所有區域涂覆一層氮化硅涂層，然后在位于硅液表面與硅液所生成的晶體硅的高度差范圍內的坩堝側壁上涂覆P型摻雜補償劑涂層。

在其中一個實施例中，所述P型摻雜補償劑涂層通過噴涂或刷涂的方式涂覆在坩堝側壁上。

在其中一個實施例中，所述N型摻雜劑為N型母合金或N型半導體元素。

在其中一個實施例中，所述N型母合金為硅-磷、硅-砷或硅-銻母合金；所述N型半導體元素為磷、砷或銻。

在其中一個實施例中，所述P型摻雜補償劑涂層中的P型摻雜補償劑為P型母合金或P型半導體元素。

在其中一個實施例中，所述P型母合金為硅-硼、硅-鎵或硅-鋁母合金；所述P型半導體元素為硼、鎵或鋁。

一種N型晶體硅，其特征在于，所述N型晶體硅由上述的方法制得。

上述N型晶體硅的制備方法中，在長晶過程中，由于固體硅的密度比液體硅的密度大，因此隨著硅晶體地生長，硅液表面會逐漸升高，硅液與坩堝側壁上的P型摻雜補償劑接觸，隨著接觸時間增加P型摻雜補償劑從坩堝側壁上不斷溶入液體，隨著硅錠高度的增加，補償劑摻入越多，因此上述N型晶體硅的制備方法可在晶體生長方向上進行摻雜補償，從而解決了N型晶體硅錠在晶體生成方向上電阻率分布范圍過大的問題，精準控制N型晶體硅錠的電阻率。

由上述方法制得的N型晶體硅，在長晶過程中，在晶體生長方向上得到摻雜補償，因此大部分高度的晶體硅錠的電阻率可被精準控制1-3Ω.cm的范圍內，減少了硅錠頂部的截取高度，提高了硅錠的利用率。

附圖說明

圖1為N型晶體硅制備方法的流程圖；

圖2為N型晶體硅制備方法中坩堝側壁上的P型摻雜補償劑涂層的位置示意圖；

圖3為N型晶體硅制備方法過程中，硅液表面、固液表面與P型摻雜補償劑涂層的位置關系示意圖。

具體實施方式

請參考圖1，揭示了一種N型晶體硅的制備方法，包括以下步驟：