[發明專利]硼-鎵共摻單晶制備設備及其制備方法

有效

• 申請號: 202011578046.3
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112760704B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 韓慶輝;張曉朋;趙聚來
• 申請（專利權）人: 晶澳太陽能有限公司;晶澳太陽能越南有限公司
• 主分類號: C30B15/04
• 分類號: C30B15/04;C30B29/06
• 代理公司: 北京市萬慧達律師事務所 11111
• 代理人: 盛安平

本公開涉及一種硼?鎵共摻單晶設備及其制備方法，所述設備包括單晶爐，二次加料裝置，提拉裝置和單獨的加料小管，制備方法包括以下步驟：步驟S1：通過二次加料裝置向單晶爐加入第一原料，所述第一原料包括以下組分：第一硅料80000?120000重量份，摻硼合金80?120重量份，純鎵0.5?2重量份，熔化第一原料，熔化后的第一原料結晶得到第一單晶棒；從石英坩堝內取出第一單晶棒；步驟S2：通過二次加料裝置向單晶爐加入第二原料，所述第二原料包括以下組分：第二硅料160000?200000重量份，摻硼合金160?200重量份，純鎵0.5?2重量份，熔化第二原料，熔化后的第二原料結晶得到第二單晶棒。

技術領域

本發明屬于單晶生產技術領域，具體涉及一種硼-鎵共摻單晶制備設備及其制備方法。

背景技術

單晶硅太陽能電池在光電轉換效率和成本方面優勢明顯。單晶硅通過摻加不同電價元素可以形成不同類型的半導體，即P型級和N型級半導體。太陽能級單晶硅為了提高在光照下電池片光電轉換效率和減少光照電子衰減，引入了四價元素，太陽能級單晶硅通常摻雜元素主要B、Mg、Al、Zn、Ga等四價元素，但是都是一種摻雜劑摻入單晶硅，雖然形成了高電阻率高壽命，但是在晶體硅生產過程中受到石英堝高溫釋放的氧元素和其它雜質的影響。由于摻雜元素的分凝系數不同導致一種摻雜劑不能有效避免單晶性能不足和硅原子價電缺陷，影響了單晶的壽命和轉換效率。而在此背景下制備一種彌補單晶性能和硅原子價電缺陷從而抑制單晶硅太陽能電池光電轉換效率衰減問題已經成為光伏科技領域研究的重點和熱點。

發明內容

為解決上述問題，本公開提供了一種硼-鎵共摻單晶制備方法，包括以下步驟：

一種硼-鎵共摻單晶制備設備，包括：

單晶爐，所述單晶爐包括主室和副室，所述主室上部為主室喉口，所述主室通過主室喉口與主室上方的副室相連通，主室喉口處設有隔離閥；主室為一個中空的腔體，腔體底部設有石英坩堝，石英坩堝的上方為一個自上而下直徑漸漸縮小的導流裝置；主室的側壁設有進氣口和排氣口，所述排氣口外接至抽空裝置；

二次加料裝置，所述二次加料裝置包括加料筒、鉬桿和石英錐，所述加料筒為具有上開口和下開口的中空的腔體，所述鉬桿設于加料筒的內部，所述石英錐為向下逐漸增大的棱錐體，石英錐的頂部小于加料筒的內徑且位于加料筒的內部，石英錐的底部大于加料筒的內徑且位于加料筒的外部，石英錐設有自頂部到底部的貫穿孔，鉬桿的下端穿過石英錐的貫穿孔以帶動石英錐打開或者密封加料筒的下開口；

提拉裝置，提拉裝置設于副室的上方且通過重錘連接至二次加料裝置使得二次加料裝置在副室和主室的內部移動；

加料小管，所述加料小管用于向二次加料裝置加料且獨立于所述單晶爐、二次加料裝置和提拉裝置。

一種硼-鎵共摻單晶制備方法，使用上述方案所述的設備制備單晶，包括以下步驟：

步驟S1：通過二次加料裝置向單晶爐加入第一原料，所述第一原料包括以下組分：第一硅料80000-120000重量份，摻硼合金80-120重量份，純鎵0.5-2重量份，熔化第一原料，熔化后的第一原料結晶得到第一單晶棒；

從石英坩堝內取出第一單晶棒；

步驟S2：通過二次加料裝置向單晶爐加入第二原料，所述第二原料包括以下組分：第二硅料160000-200000重量份，摻硼合金160-200重量份，純鎵0.5-2重量份，熔化第二原料，熔化后的第二原料結晶得到第二單晶棒。

在一些實施例中，所述第一硅料包括原生多晶硅和非原生多晶硅，所述原生多晶硅和非原生多晶硅的比例為1:4-1:2；所述第二硅料包括原生多晶硅和非原生多晶硅，所述原生多晶硅和非原生多晶硅的比例為1:2-3:4。

在一些實施例中，重復步驟S2以得到多份第二單晶棒。