本发明专利技术公开了太阳能用单晶硅技术领域的一种太阳能电池用的掺镓铟导热阻燃型单晶硅材料，按照每立方厘米单晶硅材料中的原子个数，由以下组分组成：镓：1.0×1014‑1.0×1018atoms/cm3，铟：5.0×1012‑5.0×1016atoms/cm3，其余为单晶硅，第一导热封胶层、第二导热封胶层、第三导热封胶层具有良好的导热效果，将单晶硅太阳能电池片工作散发的热量传递给金属导热柱，金属导热柱将热量传递给金属板，金属板接受的热量通过散热翅挥发，且螺旋状铝芯可增大导热柱与表面积，提高导热的效果，而异戊橡胶层在ABS层、第一聚烯烃粘结层、PET层和第一导热封胶层吸热膨胀时可发生形变，提高导热组件整体的使用寿命。
A kind of gallium indium doped heat conduction and flame retardant monocrystalline silicon material for solar cell
【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池用的掺镓铟导热阻燃型单晶硅材料
本专利技术涉及太阳能用单晶硅
，具体为一种太阳能电池用的掺镓铟导热阻燃型单晶硅材料。
技术介绍
当前，能源问题、全球气候变化问题已经成为人类社会可持续发展的重要难题，发展太阳能光伏事业是人类获得清洁能源、突破人类自身发展难题的一个重要方向，因此，大规模、低成本的生产光衰低、晶体缺陷少、大直径的太阳能电池用单晶硅，是当前太阳能光伏事业发展的一个重要问题，而在申请文件（CN201010114326.9）中提出的制造单晶硅棒流程中并未对其导热和阻燃做出改进，且目前的光伏组件的温度升高将严重影响光伏电池片的光电转换效率，导致硅电池片的效率大幅度下降，影响硅电池片的转换效率和使用寿命，为此，我们提出一种太阳能电池用的掺镓铟导热阻燃型单晶硅材料。
技术实现思路
一种太阳能电池用的掺镓铟导热阻燃型单晶硅材料，解决了现有掺硼单晶硅材料制备太阳能电池时易发生光衰的问题，有效控制硅熔体的热对流，生长了高质量太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料，且对光伏组件的进行导热降温提高光伏电池片的光电转换效率，延长硅电池片的使用寿命。本专利技术所采用的技术方案是，一种太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料，按照每立方厘米单晶硅材料中的原子个数，由以下组分组成：镓：1.0×1014-1.0×1018atoms/cm3铟：5.0×1012-5.0×1016atoms/cm3其余为单晶硅。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：按照常规方法进行拆炉，注水清理炉膛；步骤2：装炉，按照每立方厘米单晶硅材料中的原子个数，称取1.0×1014-1.0×1018atoms/cm3的镓，5.0×1012-5.0×1016atoms/cm3的铟，其余为单晶硅，在石英坩埚内将称取的镓及铟掺入到单晶硅中，将石英坩埚置入单晶炉内；并且，在单晶炉外布置磁场；步骤3：按照常规方法对单晶炉内进行抽真空和检漏；步骤4：压力化与熔料，在惰性气体保护下，对单晶炉进行加压、加热，得到单晶硅熔体；步骤5：稳定化，设置石英坩埚的转速为0.5-10转/min，炉内压强为1000-2700帕，惰性气体的流速控制在10-50slpm，磁场强度为500-3000GS，将上步得到的单晶硅熔体的温度稳定在1430度-1470度，保温1.5小时-2小时；步骤6：引晶，设置石英坩埚的转速为0.5-10转/分，炉内压强为1000-2700帕，惰性气体的流速控制在10-50slpm，磁场强度为500-3000GS，导流筒距硅熔液的距离为5.0-30.0mm，将籽晶预热，把预热后的籽晶与上步得到的稳定后的单晶硅熔体进行熔接，然后按照常规方法进行引晶操作，引晶的平均拉速控制在5-8mm/min；步骤7：放肩，设置提拉速度为0.1-10.0mm/min，籽晶转速为1.0-20.0转/分钟，按照常规方法进行放肩；步骤8：转肩，设置提拉速度为1.0-5.0mm/min，转肩1/2的提拉速度为1.0-3.0mm/min；步骤9：等径生长，设置提拉速度为0.5-2mm/min，晶棒的转速为1.0-20.0转/min，石英坩埚的转速为0.5-10转/min，CZ炉内的惰性气体流速为10-80slpm，压强为1000-2700帕，CZ炉外的磁场强度为500-3000GS，CZ炉内的导流筒距离硅熔液的距离为5.0-30.0mm，提拉硅晶棒，使晶体生长至目标长度；步骤10：收尾与冷却，设置CZ炉内的惰性气体的流速为10-50slpm，压强为1000-2700帕，CZ炉外的磁场强度为500-3000GS，冷却，得到本专利技术单晶硅棒；步骤11：停炉，取出单晶硅棒、移出石英坩埚；步骤12：组装，在将单晶硅棒成单晶硅太阳能电池片后，将单晶硅太阳能电池片与导热组件组装起来，导热组件包括第一导热封胶层，所述第一导热封胶层顶部从下至上依次设置有第二导热封胶层、第三导热封胶层、透明盖板，所述单晶硅太阳能电池片均匀设置在第二导热封胶层顶部外壁，所述第三导热封胶层底部设置有与单晶硅太阳能电池片相配合的凹槽，且相邻两组所述单晶硅太阳能电池片之间设置有阻燃层，所述阻燃层顶部与透明盖板底部连接，所述阻燃层底部延伸至第一导热封胶层内腔，所述第一导热封胶层底部从上至下依次设置有ABS层、第一聚烯烃粘结层、PET层、金属板、散热翅，所述金属板顶部外壁均匀设置有金属导热柱，所述金属导热柱顶部延伸至第一导热封胶层内腔，所述金属导热柱包括螺旋状铝芯，所述螺旋状铝芯外壁套接有异戊橡胶层，且所述第一导热封胶层、ABS层、第一聚烯烃粘结层、PET层外壁均设置有与异戊橡胶层相配合的插孔，且插孔与异戊橡胶层通过聚烯烃粘结层连接。本专利技术的特点还在于，其中的镓的纯度不低于6N。其中的铟的纯度不低于6N。其中的步骤2中的在石英坩埚内将称取的镓及铟掺入到单晶硅中，具体按照以下步骤实施：先把称取的单晶硅铺满整个石英坩埚的底部，然后把称取的镓及铟放在石英坩埚中的单晶硅之上，最好放在石英坩埚的中心部位，随后，放置更多的单晶硅于石英坩埚内，使加入的单晶硅完全覆盖已加入的高纯的镓和铟。其中的步骤2中的在石英坩埚内将称取的镓及铟掺入到单晶硅中，具体按照以下步骤实施：通过CZ炉拉制获得高浓度掺镓或掺镓铟的硅晶体，随后，将此硅晶体破碎，与单晶硅混合加入石英坩埚。其中的步骤2中的在单晶炉外布置磁场，具体按照以下步骤实施：在常规的单晶炉外，沿单晶炉相垂直的两个径向布置有用轭板固定的相垂直的两组永磁体，永磁体的磁极面向炉体，且磁力强度介于500-3000GS。其中的步骤4中的压力化与熔料，设置石英坩埚的转速为0.5-10转/min，炉内压强为1000-2700帕，惰性气体的流速控制在10-50slpm，磁场强度为500-3000GS。其中的步骤6中的籽晶预热，是指在提拉单晶之前，对籽晶分高度进行预热，预热时间介于10-60分钟，籽晶预热高度介于10-500mm之间。其中的步骤6中的把预热后的籽晶与稳定后的单晶硅熔体进行熔接，指在提拉单晶时，把预热后的籽晶与熔硅完全接触。本专利技术的有益效果是，(1)本专利技术是在单晶硅中掺入镓和铟，镓的浓度介于1.0×1014-1.0×1018atoms/cm3之间、铟的浓度介于5.0×1012-5.0×1016atoms/cm3之间，掺镓铟单晶硅的电阻率介于0.1-7.0Ω·cm之间；(2)本专利技术提及的掺镓铟单晶硅，间隙氧浓度低于9.0×1017atoms/cm3。该等浓度减少了氧沉淀的析出，单晶硅棒的晶体缺陷少；而且单晶硅棒强度适中、易于切片，切割获得的单晶硅片强度适中、易于加工为电池片，且电池片的机械性能较好；(3)本专利技术所提及的掺镓铟单晶硅，少子寿命大于10μs，转化效率超过17％；(4)本专利技术所提及的掺镓铟单晶硅，在将其制作成为太阳能电池后，经过稳定光照曝本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种太阳能电池用的掺镓铟导热阻燃型单晶硅材料，其特征在于：按照每立方厘米单晶硅材料中的原子个数，由以下组分组成：/n镓：1.0×1014-1.0×1018atoms/cm3/n铟：5.0×1012-5.0×1016atoms/cm3/n其余为单晶硅。/n
【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池用的掺镓铟导热阻燃型单晶硅材料，其特征在于：按照每立方厘米单晶硅材料中的原子个数，由以下组分组成：
镓：1.0×1014-1.0×1018atoms/cm3
铟：5.0×1012-5.0×1016atoms/cm3
其余为单晶硅。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料，其特征在于：所述镓的纯度不低于6N。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料，其特征在于：所述铟的纯度不低于6N。
4.一种制备权利要求1所述的太阳能电池用的掺镓铟导热阻燃型单晶硅材料的方法，其特征在于：具体按照以下步骤实施：
步骤1：按照常规方法进行拆炉，注水清理炉膛和检漏；
步骤2：装炉，按照每立方厘米单晶硅材料中的原子个数，称取1.0×1014-1.0×1018atoms/cm3的镓，5.0×1012-5.0×1016atoms/cm3的铟，其余为单晶硅，在石英坩埚内将称取的镓及铟掺入到单晶硅中，将石英坩埚置入单晶炉内；并且，在单晶炉外布置磁场；
步骤3：按照常规方法对单晶炉内进行抽真空和检漏；
步骤4：压力化与熔料，在惰性气体保护下，对单晶炉进行加压、加热，得到单晶硅熔体；
步骤5：稳定化，设置石英坩埚的转速为0.5-10转/min，炉内压强为1000-2700帕，惰性气体的流速控制在10-50slpm，磁场强度为500-3000GS，将上步得到的单晶硅熔体的温度稳定在1430度-1470度，保温1.5小时-2小时；
步骤6：引晶，设置石英坩埚的转速为0.5-10转/分，炉内压强为1000-2700帕，惰性气体的流速控制在10-50slpm，磁场强度为500-3000GS，导流筒距硅熔液的距离为5.0-30.0mm，将籽晶预热，把预热后的籽晶与上步得到的稳定后的单晶硅熔体进行熔接，然后按照常规方法进行引晶操作，引晶的平均拉速控制在5-8mm/min；
步骤7：放肩，设置提拉速度为0.1-10.0mm/min，籽晶转速为1.0-20.0转/分钟，按照常规方法进行放肩；
步骤8：转肩，设置提拉速度为1.0-5.0mm/min，转肩1/2的提拉速度为1.0-3.0mm/min；
步骤9：等径生长，设置提拉速度为0.5-2mm/min，晶棒的转速为1.0-20.0转/min，石英坩埚的转速为0.5-10转/min，CZ炉内的惰性气体流速为10-80slpm，压强为1000-2700帕，CZ炉外的磁场强度为500-3000GS，CZ炉内的导流筒距离硅熔液的距离为5.0-30.0mm，提拉硅晶棒，使晶体生长至目标长度；
步骤10：收尾与冷却，设置CZ炉内的惰性气体的流速为10-50slpm，压强为1000-2700帕，CZ炉外的磁场强度为500-3000GS，冷却，得到本发明单晶硅棒；
步骤11：停炉，取出单晶硅棒、移出石英坩埚；
步骤12：组装，在将单晶硅棒成单晶硅太阳能电池片（1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新涛，
申请(专利权)人：安徽若水化工有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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