[發(fā)明專利]一種低衰減多晶硅及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911403765.9
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110965121A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆廣寧;董永見;趙書良
• 申請（專利權(quán)）人: 寧晉晶興電子材料有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B28/06
• 代理公司: 北京市萬慧達律師事務(wù)所 11111
• 代理人: 顧友

本發(fā)明公開了一種低衰減多晶硅及其制備方法。該多晶硅包括：硼元素和鎵元素，其中所述硼元素的濃度為0.93～1.05×10¹⁷原子數(shù)/立方厘米，鎵元素的濃度為1.42～1.66×10¹⁷原子數(shù)/立方厘米。本發(fā)明提供的低衰減多晶硅同時摻雜硼元素和鎵元素，并具有合理的摻雜濃度，相較于硼元素作為受主雜質(zhì)的多晶硅，降低了光衰減對多晶硅性能的影響，相較于鎵元素作為受主雜質(zhì)的多晶硅，使得多晶硅的電阻區(qū)間更窄，更均勻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低衰減多晶硅及其制備方法。

背景技術(shù)

多晶硅是一種柱狀晶，通常通過定向凝固法實現(xiàn)，即在結(jié)晶的過程中，通過控制溫度場的變化，形成單方向熱流，從而使晶體沿著與熱流流向相反的方向生長。在定向凝固的過程中，通過定向凝固可獲得平面前沿，但隨著熔質(zhì)濃度的提高，熔質(zhì)由平面前沿轉(zhuǎn)到柱狀，由于硅是小平面相，不同晶面自由能不相同，表面自由能最低的晶面會優(yōu)先生長，特別是由于雜質(zhì)的存在，晶面吸附雜質(zhì)改變了表面自由能，所以多晶硅柱狀晶生長方向上常伴有分叉，也就是分凝現(xiàn)象。

受上述分凝現(xiàn)象的影響，多晶硅中普遍存在一定的氧含量，而常作為多晶硅料受主雜質(zhì)的硼元素，會通過光的誘導(dǎo)與氧結(jié)合形成“硼氧復(fù)合體”，這是一種能夠引起電池性能衰退的深能級缺陷，即“硼氧復(fù)合體光衰(LID)”現(xiàn)象。這就導(dǎo)致當(dāng)多晶硅作為太陽能電池的基體組成材料暴露在戶外時，會由于光照影響而逐漸降低電池轉(zhuǎn)換效率和電池使用壽命。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了避免“硼氧復(fù)合體光衰”，本領(lǐng)域技術(shù)人員提出的解決方案為：在多晶硅制備過程中，直接在多晶硅料中摻雜鎵元素，從而避免摻雜硼元素而導(dǎo)致光衰。然而上述方法獲得的多晶硅的電阻率分布較寬，不能滿足目前市場上對太陽能電池的電阻率分布越來越窄的需求，這就阻礙了摻鎵多晶硅在實際中的大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種低衰減多晶硅及其制備方法。所述技術(shù)方案如下：

第一方面，提供了一種低衰減多晶硅，所述多晶硅為P型多晶硅，包括硼元素和鎵元素，其中所述硼元素的濃度為0.93～1.05×10¹⁷原子數(shù)/立方厘米，鎵元素的濃度為1.42～1.66×10¹⁷原子數(shù)/立方厘米。

第二方面，提供了一種低衰減多晶硅的制備方法，所述方法包括：

準(zhǔn)備硅料，所述硅料包括：多晶硅料、籽晶硅料、硼硅合金以及鎵金屬或者鎵合金；

將所述硅料放入坩堝中，其中所述籽晶硅料鋪設(shè)在所述坩堝底部，將所述坩堝置于具有隔熱籠和加熱器的鑄錠爐中；

對所述鑄錠爐抽真空，通過控制所述隔熱籠和所述加熱器形成升溫溫度梯度，使所述硅料熔化為硅液；

待所述硅料剩余高度在10～25mm時，通過控制所述隔熱籠和所述加熱器形成降溫溫度梯度，使所述硅液開始長晶；

待所述硅液長晶完全后，退火，冷卻，得到多晶硅錠。

進一步地，通過控制所述隔熱籠和所述加熱器形成升溫溫度梯度包括：

待所述硅料溫度到達第一預(yù)設(shè)值后，開啟所述隔熱籠；

待所述硅料溫度到達第二預(yù)設(shè)值后，保持所述隔熱籠的開啟度，進行保溫，使所述硅料熔化為所述硅液；

增加所述隔熱籠的開啟度并控制所述加熱器降溫，降低所述硅液溫度。

進一步地，通過控制所述隔熱籠和所述加熱器形成降溫溫度梯度包括：

在保持所述爐內(nèi)壓強的基礎(chǔ)上，控制所述加熱器降溫，增加所述隔熱籠的開啟度；

待長晶透出所述硅液液面后，控制所述加熱器降溫，減少所述隔熱籠的開啟度。