N型多晶硅晶体及其制造方法与N型多晶硅晶片技术

本发明专利技术提供一种N型多晶硅晶体及其制造方法与N型多晶硅晶片。所述N型多晶硅晶体具有一电阻率斜率与一缺陷面积占比的斜率。在坐标横轴单位为固化分率以及坐标纵轴单位为欧姆·厘米(Ω·cm)时，在固化分率为0.25～0.8的电阻率斜率为0至‑1.8。在坐标横轴单位为固化分率以及坐标纵轴单位为缺陷面积占比(％)时，在固化分率为0.4～0.8的所述缺陷面积占比的斜率小于2.5。

【技术实现步骤摘要】
N型多晶硅晶体及其制造方法与N型多晶硅晶片
本专利技术是涉及一种N型多晶硅长晶技术，尤其涉及一种N型多晶硅晶体及其制造方法与N型多晶硅晶片。
技术介绍
太阳能电池是一种通过吸收太阳光并利用光伏效应进行光电转换以产生电能的光电元件。目前太阳能电池的材料大部分都是以硅材为主，如单晶硅、多晶硅或非晶硅。以多晶硅作为太阳能电池的原材，在成本上比现有的拉晶法(CZmethod)以及浮动区域法(FZmethod)所制造的单晶硅相对地便宜许多。一般多晶硅长晶是以铸造为主，且应用于太阳能电池的多属P型多晶硅。但是，P型多晶硅因转换效率较低，难与单晶匹敌并维持多晶的市场占有率，因此亟需开发转换效率明显较高的N型多晶硅。然而，目前的N型多晶硅晶碇电阻分布较广泛，导致生产良率低的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种N型多晶硅晶体，其电阻分布均匀且晶体品质优良。本专利技术另提供一种N型多晶硅晶片，具有较长的少数载流子寿命。本专利技术再提供一种N型多晶硅晶体的制造方法，能制作出电阻分布均匀且品质优良的晶体。本专利技术的N型多晶硅晶体具有一电阻率斜率与一缺陷面积占比的斜率。在坐标横轴单位为固化分率以及坐标纵轴单位为欧姆·厘米(Ω·cm)时，在固化分率为0.25～0.8的电阻率斜率为0至-1.8。在坐标横轴单位为固化分率以及坐标纵轴单位为缺陷面积占比(％)时，在固化分率为0.4～0.8的所述缺陷面积占比的斜率小于2.5。在本专利技术的一实施例中，上述N型多晶硅晶体以μ-PCD(MicrowavePhotoconductivityDecay)方法量测的少数载流子寿命(lifetime)的平均值大于20μs。在本专利技术的一实施例中，上述N型多晶硅晶体掺有镓和磷，且镓的掺杂量例如在0.3ppma～3ppma、磷的掺杂量例如在0.02ppma～0.2ppma以及镓和磷的原子比例如在10～20之间。在本专利技术的一实施例中，上述N型多晶硅晶体包括晶碇(ingot)、晶棒(brick)或晶片(wafer)。在本专利技术的一实施例中，上述N型多晶硅晶体的晶向至少包括{111}、{112}、{113}、{315}与{115}。在本专利技术的一实施例中，在固化分率为0.4～0.8的上述N型多晶硅晶体的缺陷面积占比小于2％。在本专利技术的一实施例中，在上述N型多晶硅晶体的氧含量大于或等于5ppma的范围，其对应位置的碳含量大于或等于4ppma。在本专利技术的一实施例中，上述N型多晶硅晶体包括多个硅晶粒，沿一长晶方向成长，其中在所述长晶方向上硅晶粒的平均晶粒尺寸与N型多晶硅晶体的电阻率具有相反的变化趋势。上述的在本专利技术的一实施例中，上述平均晶粒尺寸可小于等于1.3cm。本专利技术的N型多晶硅晶片是以上述N型多晶硅晶体切片得到的，以μ-PCD(MicrowavePhotoconductivityDecay)方法量测的少数载流子寿命的平均值为2μs～5μs。本专利技术的N型多晶硅晶体的制造方法，包括采用定向凝固系统(directionalsolidificationsystem，DSS)长晶炉成长N型多晶硅晶体，其中长晶炉中的坩埚内具有硅料与掺杂剂，且N型多晶硅晶体的高度如为H，则掺杂剂是位于自坩埚的底部算起0.1H～0.3H的区域内。在本专利技术的再一实施例中，上述的掺杂剂包括颗粒、掺杂片或其组合。在本专利技术的再一实施例中，上述的掺杂剂包括镓与磷。在本专利技术的再一实施例中，镓的掺杂量约在0.3ppma～3ppma、磷的掺杂量约在0.02ppma～0.2ppma以及镓和磷的原子比约为10～20之间。在本专利技术的再一实施例中，上述的硅料可包括废晶片。在本专利技术的再一实施例中，上述掺杂剂如为颗粒，则成长N型多晶硅晶体之前还可包括：先利用一个废晶片覆盖部分硅料，再于废晶片上放置上述颗粒，然后用其余硅料包围并覆盖所述颗粒。在本专利技术的再一实施例中，上述掺杂剂如为颗粒与掺杂片，则成长N型多晶硅晶体之前还可包括：先利用一个废晶片覆盖部分硅料，再于废晶片上放置上述颗粒，然后使用另一废晶片覆盖于上述颗粒，在所述颗粒上的废晶片上放置上述掺杂片，再添加其余硅料。基于上述，本专利技术在DSS长晶炉成长N型多晶硅晶体的过程中，将掺杂剂置于特定范围的区域内，因此能制作出电阻分布均匀且品质优良的N型多晶硅晶体，并通过这样的N型多晶硅晶体切片得到品质优良、少数载流子寿命较长的N型多晶硅晶片，以得到转换效率优于P型多晶硅晶片制备的太阳能电池。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是依照本专利技术的第一实施例的一种N型多晶硅晶体的制备示意图。图2是实验例1～2与对照例2的多晶硅晶体的电阻率与固化分率的关系曲线图。图3是实验例1～2与对照例1的多晶硅晶体的少数载流子寿命的曲线图。图4是经由实验例1～2与对照例1的多晶硅晶体所制得的多晶硅晶片的少数载流子寿命的曲线图。图5是经由实验例1～2与对照例1的多晶硅晶体所制得的多晶硅晶片的缺陷面积占比与固化分率的关系曲线图。图6是实验例1的多晶硅柱体的碳/氧含量与固化分率的关系曲线图。图7是实验例1～2与对照例1的多晶硅晶体的平均晶粒尺寸与固化分率的关系曲线图。图8是经由实验例1与对照例1和对照例3的多晶硅晶体所制得的多晶硅晶片应用于太阳能电池的转换效率比较图。附图标记说明100：长晶炉102：坩埚102a：底部104：硅料106a、106b：掺杂剂108：废晶片H：N型多晶硅晶体的高度V：长晶方向具体实施方式上文已经概略地叙述本专利技术的附图，俾使下文的本专利技术详细描述得以获得较佳了解。构成本专利技术的权利要求标的其它技术特征及优点将描述于下文。本专利技术所属
中技术人员应可了解，下文揭示的概念与特定实施例可作为基础而加以修改或设计其它结构或制程，而实现与本专利技术相同的目的。本专利技术所属
中技术人员也应可了解，这类等效的建构并无法脱离权利要求所提出的本专利技术的精神和范围。以下揭示内容提供许多不同的实施方式或范例，用于实施本专利技术的不同特征。元件与配置的特定范例的描述如下，以简化本专利技术的揭示内容。当然这些仅为范例，并非用于限制本专利技术的范围与应用。再者，为了清楚起见，区域或结构元件的相对厚度及位置可能缩小或放大。另外，在各附图中使用相似或相同的元件符号倾向于标示相似或相同元件或特征的存在。附图中的相似元件符号标示相似的元件并且将省略其赘述。图1是依照本专利技术的第一实施例的一种N型多晶硅晶体的制备示意图。在图1中显示的是定向凝固系统(directionalsolidificationsystem，DSS)的长晶炉100内的坩埚102，其它构件则可参照已知或现有的DSS长晶炉。在本实施例中，坩埚102内具有硅料104与掺杂剂106a、106b。若是通过DSS长晶的N型多晶硅晶体的高度为H，则掺杂剂106a、106b的位置需设置于自坩埚102的底部102a算起0.1H～0.3H的区域内。在图1中，掺杂剂106a是颗粒、掺杂剂106b是掺杂片，但本专利技术也可都使用颗粒状的掺杂剂或者都使用掺杂片作为掺杂剂。如果使用颗粒状的掺杂剂106a，如镓(Ga)掺杂剂，由于其容易挥发且为颗粒状，故可在上述0.1H～0.3H的区域内利用废晶片108覆盖于硅料104上，再以其余硅料104包围并覆盖掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N型多晶硅晶体，其特征在于：所述N型多晶硅晶体具有电阻率斜率，在坐标横轴单位为固化分率以及坐标纵轴单位为欧姆·厘米时，在所述固化分率为0.25～0.8的所述电阻率斜率为0至‑1.8；以及所述N型多晶硅晶体具有缺陷面积占比斜率，在坐标横轴单位为所述固化分率以及坐标纵轴单位为缺陷面积占比时，在所述固化分率为0.4～0.8的所述缺陷面积占比斜率小于2.5。

【技术特征摘要】
2017.09.25 TW 1061328531.一种N型多晶硅晶体，其特征在于：所述N型多晶硅晶体具有电阻率斜率，在坐标横轴单位为固化分率以及坐标纵轴单位为欧姆·厘米时，在所述固化分率为0.25～0.8的所述电阻率斜率为0至-1.8；以及所述N型多晶硅晶体具有缺陷面积占比斜率，在坐标横轴单位为所述固化分率以及坐标纵轴单位为缺陷面积占比时，在所述固化分率为0.4～0.8的所述缺陷面积占比斜率小于2.5。2.根据权利要求1所述的N型多晶硅晶体，其中所述N型多晶硅晶体以μ-PCD方法量测的少数载流子寿命的平均值大于20μs。3.根据权利要求1所述的N型多晶硅晶体，其中所述N型多晶硅晶体掺有镓和磷，且镓的掺杂量在0.3ppma～3ppma、磷的掺杂量在0.02ppma～0.2ppma以及镓和磷的原子比为10～20之间。4.根据权利要求1所述的N型多晶硅晶体，其中所述N型多晶硅晶体包括晶碇、晶棒或晶片。5.根据权利要求1所述的N型多晶硅晶体，其中所述N型多晶硅晶体的晶向至少包括{111}、{112}、{113}、{315}与{115}。6.根据权利要求1所述的N型多晶硅晶体，其中在所述固化分率为0.4～0.8的所述N型多晶硅晶体的所述缺陷面积占比小于2％。7.根据权利要求1所述的N型多晶硅晶体，其中在所述N型多晶硅晶体中氧含量大于或等于5ppma的范围，其对应位置的碳含量大于或等于4ppma。8.根据权利要求7所述的N型多晶硅晶体，其中所述N型多晶硅晶体包括多数个硅晶粒，沿长晶方向成长，其中在所述长晶方向上所述硅晶粒的平均晶粒尺寸与所述N型多晶硅晶体的电阻率具有相反的变化趋势。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁敬闳，杨承叡，杨瑜民，张元啸，王柏凯，余文怀，施英汝，许松林，
申请(专利权)人：中美矽晶制品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71