一种单晶掺镓硅片及其制备方法和太阳电池技术

本发明专利技术公开了一种单晶掺镓硅片及其制备方法和太阳电池，此单晶硅片中含有镓元素；其中镓元素的浓度为1×1013～1×1017个原子/立方厘米；使用此单晶硅片制备成电池具有较好的效率，以及相对较低的光衰比例。

Single crystal gallium doped silicon wafer and preparation method thereof and solar cell

The invention discloses a single crystal gallium doped silicon chip and its preparation method and solar cell. The single crystal silicon chip contains gallium element; the concentration of gallium element is 1 * 1013~1 x 1017 atoms / cubic centimeters; the use of this single crystal silicon chip has better efficiency and relatively low light attenuation ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种单晶掺镓硅片及其制备方法和太阳电池
本专利技术涉及太阳电池
，特别涉及一种单晶掺镓硅片及其制备方法和太阳电池。
技术介绍
目前，随着化石能源的逐渐耗尽，太阳电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。目前光伏产业中的掺硼单晶硅片制成的太阳电池的效率衰减1.5～7％，衰减程度大小取决于硼元素的掺杂浓度、氧含量、电池结构。这种电池的光致衰减产生的本质原因和掺杂基底中的代替位硼原子和单晶硅中间隙态的氧原子在光注入的情况下会形成硼氧复合体。而硼氧复合体是深能级复合中心，这样会降低少数载流子的寿命，从而降低少数载流子的扩散长度，导致太阳电池的效率降低，并且影响电池的长期可靠性。而硅片作为太阳电池的主要组成部分，其尺寸规格，掺杂浓度，缺陷浓度，少子寿命等的条件对电池的转换效率以及可靠性等有决定性的影响。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种单晶掺镓硅片及其制备方法和太阳电池，这种硅片在太阳电池的表现以及应用前景上可以有更好的表现。本专利技术的技术解决方案是：一种单晶掺镓硅片，所述的单晶硅片中掺杂有镓元素，镓元素的浓度为1×1013～1×1017个原子/立方厘米，单晶硅片的导电类型为p型。所述的单晶硅片中氧含量≤9×1017个原子/立方厘米。所述的单晶硅片的碳含量≤1×1017个原子/立方厘米。所述的单晶硅片的位错密度≤500个/平方厘米。所述的单晶硅片的电阻率为0.2～6.0ohm·cm。所述的单晶硅片的少数载流子寿命≥15μs。所述的单晶硅片的形状为四角倒圆弧的正方形，圆弧直径b为200～250mm，正方形对边距a为125mm～180mm；单晶硅片的厚度为80～200μm。所述的单晶硅片还掺杂有硼元素，硼元素的掺杂浓度为1×1013～1×1017个原子/立方厘米。单晶掺镓硅片的制备方法，包括以下步骤：1)将包含有多晶硅料和镓材料的坩埚置于拉晶炉中；2)加热使得材料融化；3)进行拉晶，形成单晶晶棒；4)将单晶晶棒进行切割、清洗，完成单晶掺镓硅片的制备。一种太阳电池，所述的太阳电池的硅基体采用所述的单晶掺镓硅片。相对于现有技术，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术的单晶硅片中掺杂有浓度为1×1013～1×1017个原子/立方厘米的镓，使用上述硅片制备成的电池，由于使用镓来替代全部的硼，或者部分的硼元素，所以可有效降低硼氧复合体造成的电池光致衰减，从而保证电池更好的长期可靠性。进一步，在硅基底中也可以有一定量的硼元素，在此情况下也会对光衰有一定抑制效果，但抑制效果会略差于仅掺镓的硅片。本专利技术的制备方法采用常规的单晶硅片的方法，仅仅是将镓材料来替代硼，其他工序均未改变，因此硅片在太阳电池使用的表现更好。使用此单晶硅片制备成电池具有较好的效率，以及相对较低的光衰比例。附图说明图1是本专利技术的硅片的示意图。其中，a为对边距，b为直径。具体实施方式下面举例具体实施例对本专利技术进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本专利技术做进一步说明，不代表本专利技术的保护范围，其他人根据本专利技术的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1一种单晶掺镓硅片的制备方法包含如下步骤：1)将包含有多晶硅料和镓材料的坩埚置于拉晶炉中；2)加热使得材料融化；溶化后的稳定温度为1440～1450℃。3)进行拉晶，形成单晶晶棒；拉晶速度为0.5～2mm/min，晶棒的转速为10转/min。压强为1000-2700帕斯卡，路外的磁场强度为1000GS。在此过程中通入惰性气体。4)将单晶晶棒进行切割、清洗等步骤，完成单晶掺镓硅片制备。制成后单晶硅片中含有镓元素；其中镓元素的浓度为1×1015个原子/立方厘米；导电类型为p型，单晶硅片的氧含量3×1017～5×1017个原子/立方厘米，硅片的碳含量4E16个原子/立方厘米。硅片的位错密度平均为200个/平方厘米。硅片的少数载流子寿命16～18μs。实施例2一种单晶掺镓硅片的制备方法包含如下步骤：1)将包含有多晶硅料和镓材料的坩埚置于拉晶炉中；2)加热使得材料融化；溶化后的稳定温度为1440～1450℃。3)进行拉晶，形成单晶晶棒；拉晶速度为0.5～2mm/min，晶棒的转速为10转/min。压强为1000-2700帕斯卡，路外的磁场强度为1000GS。在此过程中通入惰性气体。4)将单晶晶棒进行切割、清洗等步骤，完成单晶掺镓硅片制备。制成后单晶硅片中含有镓元素；其中镓元素的浓度为1×1013个原子/立方厘米；导电类型为p型，单晶硅片的氧含量3×1015～1×1017个原子/立方厘米，硅片的碳含量1E16个原子/立方厘米。硅片的位错密度平均为400个/平方厘米。硅片的少数载流子寿命50～60μs。如图1所示，制得的单晶硅片的形状为准方形，其倒角形状为圆弧形，直径b为210mm，单晶硅片的对边距a为156.75mm。单晶硅片的厚度为160um。采用本专利技术制备的单晶掺镓硅片作为硅基体，制备成太阳电池具有较好的效率，及其由于减少了硼氧复合作用，电池具有相对较低的光衰比例。采用本专利技术制备的掺镓多晶硅片作为硅基体，制备成太阳电池具有较好的效率，以及相对较低的光衰比例。如下表1所示：光衰测试测试条件：光强1suns，环境温度65℃，时间24h。表1表1中数据显示电池的光衰控制在了3％以下。较好的抑制了电池的光衰。本专利技术还提供一种太阳电池，太阳电池的硅基体采用上述单晶掺镓硅片。本专利技术的保护范围并不限于上述的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，倘若对本专利技术进行的各种改动和变形属于本专利技术权利要求及等同技术范围内，则本专利技术的意图也包含这些改动和变形在内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶掺镓硅片，其特征在于：所述的单晶硅片中掺杂有镓元素，镓元素的浓度为1×1013～1×1017个原子/立方厘米，单晶硅片的导电类型为p型。

【技术特征摘要】
1.一种单晶掺镓硅片，其特征在于：所述的单晶硅片中掺杂有镓元素，镓元素的浓度为1×1013～1×1017个原子/立方厘米，单晶硅片的导电类型为p型。2.根据权利要求1所述的单晶掺镓硅片，其特征在于，所述的单晶硅片中氧含量≤9×1017个原子/立方厘米。3.根据权利要求1所述的单晶掺镓硅片，其特征在于，所述的单晶硅片的碳含量≤1×1017个原子/立方厘米。4.根据权利要求1所述的单晶掺镓硅片，其特征在于，所述的单晶硅片的位错密度≤500个/平方厘米。5.根据权利要求1所述的单晶掺镓硅片，其特征在于，所述的单晶硅片的电阻率为0.2～6.0ohm·cm。6.根据权利要求1所述的单晶掺镓硅片，其特征在于，所述的单晶硅片的少数载流子寿命≥15μs。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华，靳玉鹏，
申请(专利权)人：泰州隆基乐叶光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32