[发明专利]镓、氢、氮掺杂单晶硅及其制备方法、太阳能电池

权利要求书

1.一种镓、氢、氮掺杂单晶硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将多晶硅原料以及镓掺杂剂放入石英坩埚中；

将所述石英坩埚置于单晶炉抽真空，并在惰性气体保护下熔化多晶硅原料，得到硅熔体；

当所述硅熔体温度稳定后，往所述单晶炉内加入氢源及氮源，将晶种浸入所述硅熔体中开始引晶；

引晶结束后，开始放肩，使得晶体的直径逐步增大至预设宽度，再进行等径生长；

在等径生长过程中，往靠近所述硅熔体表面方向下降水冷热屏，使得所述水冷热屏相对于导流筒下降，减小所述水冷热屏底部与所述硅熔体表面距离；

等径生长完成后，进入收尾阶段，使得所述晶体的直径逐步缩小直至与所述硅熔体分离；

生长完成的所述晶体冷却至室温后取出，所述晶体为镓、氢、氮掺杂单晶硅；

所述镓、氢、氮掺杂单晶硅中的氢掺杂浓度为1×10¹⁴～1×10¹⁶atoms/cm³，镓掺杂浓度为1×10¹⁵～5×10¹⁷atoms/cm³，氮掺杂浓度为1×10¹²～1×10¹⁶atoms/cm³。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢源为含氢气体，所述氮源为含氮气体，所述往所述单晶炉内加入氢源及氮源的具体步骤包括：

将所述含氢气体、所述含氮气体与所述惰性气体混合形成混合气体，并将所述混合气体通入所述单晶炉内。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含氢气体在所述混合气体中的体积占比为0.1％～2％，所述含氮气体在所述混合气体中的体积占比为1％～20％。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述含氢气体包括氢气、硅烷、氨气中的至少一种；和/或，所述含氮气体包括氮气、氨气中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢源为富含氢的多晶硅原料，所述氮源为含氮气体，所述往所述单晶炉内加入氢源及氮源的具体步骤包括：

将所述富含氢的多晶硅原料加入所述硅熔体中，将所述含氮气体与所述惰性气体混合形成混合气体并通入所述单晶炉内。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含氮气体在所述混合气体中的体积占比为1％～20％；和/或，

所述富含氢的多晶硅原料中的氢含量大于6×10¹⁶atoms/cm³。

7.根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述惰性气体包括氩气、氦气中的至少一种。

8.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括：半导体衬底、位于所述半导体衬底正面的掺杂层、位于所述掺杂层上表面的正面钝化层和/或减反层、位于所述正面钝化层和/或减反层上表面的正面电极、位于所述半导体衬底背面的背面钝化层以及位于所述背面钝化层背面的背面电极，

其中，所述半导体衬底包括镓、氢、氮掺杂单晶硅，所述镓、氢、氮掺杂单晶硅中的氢掺杂浓度为1×10¹⁴～1×10¹⁶atoms/cm³，镓掺杂浓度为1×10¹⁵～5×10¹⁷atoms/cm³，氮掺杂浓度为1×10¹²～1×10¹⁶atoms/cm³，所述镓、氢、氮掺杂单晶硅的电阻率为0.1～10Ω·cm；

掺杂层包括具有第一掺杂浓度的轻掺区域和具有第二掺杂浓度的重掺区域，所述重掺区域与所述轻掺区域之间形成选择性发射极结构，所述轻掺区域内的磷浓度小于所述重掺区域内的磷浓度。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述半导体衬底的中心区域的氢含量大于边缘区域的氢含量。