片测试衰减，在辐照量为60 kWh/m2下显示光致衰减小于1%。
[0022]实施例2:
将厚度为20mm的无位错的原料掺锗单晶硅块铺满坩祸底部，其中锗的浓度为8*1019atoms/cm3，在籽晶上放置娃原料，掺入150g的硼合金和4. 5g的金属镓，3g的锗块，余量为籽晶和硅原料，共计430kg，将装好硅原料的坩祸放入铸锭炉中，抽真空并加热，控制加热器使炉内温度逐步升高到1550°C，同时调整坩祸底部升温速率保持坩祸底部温度为1350°C，使籽晶部分熔化，当籽晶开始熔化到剩余约5mm厚，由熔化跳入长晶阶段；长晶初期，快速将温度由1550°C降到1450°C，随后开始打开隔热板，使硅晶体从籽晶熔化界面开始向上生长；长晶中期，以平均1. 2°C /h的降温速度控制加热器温度，同时将隔热板以平均0. 8cm/h的速度打开，硅晶体将从底部实现定向生长，经退火、冷却后得到大晶粒的硼镓锗共掺准单晶娃锭。
[0023]硅锭经过切段，去头尾，研磨，倒角，切片和电池片制作，其平均效率达17.6%以上，取硼镓锗共掺准单晶硅电池片测试衰减，在辐照量为60 kWh/m2下显示光致衰减小于1%。
[0024]实施例3:
将厚度为20mm的无位错的原料掺锗单晶硅块铺满坩祸底部，其中锗的浓度为8*1019atoms/cm3，在籽晶上放置娃原料，掺入150g的硼合金和5. 5g的金属镓，0. 3g的锗块，余量为籽晶和硅原料，共计430kg，将装好硅料的坩祸放入铸锭炉中，抽真空并加热，控制加热器使炉内温度逐步升高到1560°C，同时调整坩祸底部升温速率保持坩祸底部温度为1340°C，使籽晶部分熔化，当籽晶开始熔化的剩余约10mm厚，由熔化跳入长晶阶段。长晶初期，快速将温度由1560°C降到1440°C，随后开始打开隔热板，使硅晶体从籽晶熔化界面开始向上生长，长晶中期，以平均1°C /h的降温速度控制加热器温度，同时将隔热板以平均0. 5cm/h的速度打开，硅晶体将从底部实现定向生长，经退火，冷却后得到硼镓锗共掺准单晶硅锭。
[0025]硅锭经过切段，去头尾，研磨，倒角，切片和电池片制作，其平均效率达17.6%以上，取硼镓锗共掺准单晶硅电池片测试衰减，在辐照量为60 kWh/m2下显示光致衰减小于1%。
[0026]实施例4 ：
将厚度为10mm的无位错的硅单晶硅块铺满坩祸底部，在籽晶上放置硅原料，掺入100g的硼合金和2g的金属镓，400mg的锗块，余量为籽晶和娃原料，共计800kg，将装好娃原料的坩祸放入铸锭炉中，抽真空并加热，控制加热器使炉内温度逐步升高到1550°C，同时调整坩祸底部升温速率保持坩祸底部温度为1350°C，使籽晶部分熔化，当籽晶开始熔化到剩余约5mm厚，由熔化跳入长晶阶段；长晶初期，快速将温度由1550°C降到1450°C，随后开始打开隔热板，使硅晶体从籽晶熔化界面开始向上生长；长晶中期，以平均1. 2°C /h的降温速度控制加热器温度，同时将隔热板以平均0. 8 cm/h的速度打开，硅晶体将从底部实现定向生长，经退火、冷却后得到硼的浓度为9*1016 atoms/cm3,镓的浓度为2. 5*1015 atoms/cm3,锗的浓度为1*1019 atoms/cm3大晶粒的硼镓锗共掺准单晶硅锭。
[0027]硅锭经过切段，去头尾，研磨，倒角，切片和电池片制作，其平均效率达17.6%以上，取硼镓锗共掺准单晶硅电池片测试衰减，在辐照量为60 kWh/m2下显示光致衰减小于1%。
[0028]显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种镓硼锗共掺准单晶硅，其特征在于:在准单晶硅中掺杂有镓、硼、锗三种元素，该三种元素在单晶硅中最终的原子体积浓度分别为:镓元素1.02*1015-1.02*1017atoms/cm3，硼元素 l*1015-l*1017atoms/cm3，锗元素 l*1016-2*1019atoms/cm3o2.一种制备权利要求1所述的镓硼锗共掺准单晶硅的方法，包括如下步骤: 51:将籽晶铺设在坩祸底部，在上面添加硅原料、含硼料、含镓料与含锗料； 52:将装有上述原料的坩祸置于铸锭炉中，抽真空后进行加热，分段升温至硅原料，含硼料、含镓料与含锗料完全熔化，籽晶部分熔化； 53:控制铸锭炉的加热器分段降温，调节固液相的温度梯度，使硅晶体从位于籽晶处的固液界面开始生长，定向凝固生成含有大晶粒的准单晶硅锭； 54:将步骤S3中获得的准单晶硅锭经后续处理加工成准单晶硅，用于电池片制作。3.根据权利要求2所述制备镓硼锗共掺准单晶硅的方法，其特征在于:步骤SI中，所述含硼料选用5N纯度以上的高纯单质、含镓料选用6N纯度以上的高纯单质、含锗料选用4N纯度以上的高纯单质，或者含有上述单质的高纯化合物；所述含硼料、含镓料和含锗料的用量按照每立方厘米成品单晶硅材料中的原子个数称取，即嫁元素 1.02*1015-1.02*1017atoms/cm3，硼元素 1*1015_1*1017 atoms /cm3，锗元素l*1016_2*1019atoms/cm3。4.根据权利要求3所述制备镓硼锗共掺单晶硅的方法，其特征在于:所述高纯化合物为镓硅合金、硼硅合金、锗硅合金、镓硼合金、镓锗合金、锗镓合金、镓硼锗合金或镓硼锗硅I=IO5.根据权利要求2所述制备镓硼锗共掺准单晶硅的方法，其特征在于:步骤S2中分段升温至1530-1560°C，使硅原料，含硼料、含镓料与含锗料全部融化，同时调整坩祸底部升温速率保持坩祸底部温度为1300-1400°C，使籽晶部分熔化。6.根据权利要求2所述制备镓硼锗共掺准单晶硅的方法，其特征在于:步骤S3中当籽晶的厚度剩余5-15mm时，控制铸锭炉的加热器分段降温，调节固液相的温度梯度，使硅晶体从位于籽晶处的固液界面开始生长，在长晶初期，快速将炉内温度从1530-1560°C降至1430-1450Γ，并打开铸锭炉内的散热装置，使硅晶体从籽晶熔化界面开始生长，在长晶中后期，调节铸锭炉内降温速率为0.8-1.20C /h,同时将铸锭炉内的隔热装置以0.3-0.8cm/h速率打开，使硅晶体从底部实现定向生长，再经退火，冷却定向凝固生成含有大晶粒的准单晶娃锭。7.根据权利要求2所述制备镓硼锗共掺准单晶硅的方法，其特征在于:本发明步骤S4中所述后续处理包括开方，去头尾，研磨，倒角和切片工序。8.根据权利要求2所述制备镓硼锗共掺准单晶硅的方法，其特征在于:本发明步骤S4中加工成的准单晶中某一晶向的晶粒面积占整个硅片面积的50%以上。9.根据权利要求2所述制备镓硼锗共掺准单晶硅的方法，其特征在于:本发明步骤S4中加工成的准单晶的目标电阻率的范围为0.2-3Ω.cm。10.根据权利要求2所述制备镓硼锗共掺准单晶硅的方法，其特征在于:本发明步骤S4中加工成的准单晶硅用于太阳能电池制作时，制成太阳能电池在辐照量为60 kWh/m2下的光致衰减率小于1%。
【专利摘要】本发明涉及一种镓硼锗共掺准单晶硅，属于半导体材料制作技术领域，在准单晶硅中掺杂有镓、硼、锗三种元素，该三种元素在单晶硅中最终的原子体积浓度分别为：镓元素1.02*1015-1.02*1017atoms/cm3，硼元素1*1015-1*1017atoms/cm3,锗元素1*1016-2*1019？atoms/cm3。同时，本发明还公开了一种制备所述的镓硼锗共掺准单晶硅的方法。本发明中的镓锗硼共掺准单晶硅，大大降低或避免了硼氧复合体的产生，降低了电池的光致衰减；同时提高了电池片的机械强度；本发明提供的镓锗硼共掺单晶硅的制备方法简便，易操作，成本低可规模化生产。
【IPC分类】C30B29/06, C30B11/00
【公开号】CN105019022
【申请号】CN201510492028
【发明人】刘依依, 葛文星, 付少永, 熊震
【申请人】常州天合光能有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月12日