[发明专利]一种低衰减多晶硅及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低衰减多晶硅及其制备方法。该多晶硅包括：硼元素和镓元素，其中所述硼元素的浓度为0.93～1.05×10¹⁷原子数/立方厘米，镓元素的浓度为1.42～1.66×10¹⁷原子数/立方厘米。本发明提供的低衰减多晶硅同时掺杂硼元素和镓元素，并具有合理的掺杂浓度，相较于硼元素作为受主杂质的多晶硅，降低了光衰减对多晶硅性能的影响，相较于镓元素作为受主杂质的多晶硅，使得多晶硅的电阻区间更窄，更均匀。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种低衰减多晶硅及其制备方法。

背景技术

多晶硅是一种柱状晶，通常通过定向凝固法实现，即在结晶的过程中，通过控制温度场的变化，形成单方向热流，从而使晶体沿着与热流流向相反的方向生长。在定向凝固的过程中，通过定向凝固可获得平面前沿，但随着熔质浓度的提高，熔质由平面前沿转到柱状，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会优先生长，特别是由于杂质的存在，晶面吸附杂质改变了表面自由能，所以多晶硅柱状晶生长方向上常伴有分叉，也就是分凝现象。

受上述分凝现象的影响，多晶硅中普遍存在一定的氧含量，而常作为多晶硅料受主杂质的硼元素，会通过光的诱导与氧结合形成“硼氧复合体”，这是一种能够引起电池性能衰退的深能级缺陷，即“硼氧复合体光衰(LID)”现象。这就导致当多晶硅作为太阳能电池的基体组成材料暴露在户外时，会由于光照影响而逐渐降低电池转换效率和电池使用寿命。

现有技术中，为了避免“硼氧复合体光衰”，本领域技术人员提出的解决方案为：在多晶硅制备过程中，直接在多晶硅料中掺杂镓元素，从而避免掺杂硼元素而导致光衰。然而上述方法获得的多晶硅的电阻率分布较宽，不能满足目前市场上对太阳能电池的电阻率分布越来越窄的需求，这就阻碍了掺镓多晶硅在实际中的大规模应用。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种低衰减多晶硅及其制备方法。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种低衰减多晶硅，所述多晶硅为P型多晶硅，包括硼元素和镓元素，其中所述硼元素的浓度为0.93～1.05×10¹⁷原子数/立方厘米，镓元素的浓度为1.42～1.66×10¹⁷原子数/立方厘米。

第二方面，提供了一种低衰减多晶硅的制备方法，所述方法包括：

准备硅料，所述硅料包括：多晶硅料、籽晶硅料、硼硅合金以及镓金属或者镓合金；

将所述硅料放入坩埚中，其中所述籽晶硅料铺设在所述坩埚底部，将所述坩埚置于具有隔热笼和加热器的铸锭炉中；

对所述铸锭炉抽真空，通过控制所述隔热笼和所述加热器形成升温温度梯度，使所述硅料熔化为硅液；

待所述硅料剩余高度在10～25mm时，通过控制所述隔热笼和所述加热器形成降温温度梯度，使所述硅液开始长晶；

待所述硅液长晶完全后，退火，冷却，得到多晶硅锭。

进一步地，通过控制所述隔热笼和所述加热器形成升温温度梯度包括：

待所述硅料温度到达第一预设值后，开启所述隔热笼；

待所述硅料温度到达第二预设值后，保持所述隔热笼的开启度，进行保温，使所述硅料熔化为所述硅液；

增加所述隔热笼的开启度并控制所述加热器降温，降低所述硅液温度。

进一步地，通过控制所述隔热笼和所述加热器形成降温温度梯度包括：

在保持所述炉内压强的基础上，控制所述加热器降温，增加所述隔热笼的开启度；

待长晶透出所述硅液液面后，控制所述加热器降温，减少所述隔热笼的开启度。