专利名称：：太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料及其制备方法
技术领域：
：本发明属于太阳能用单晶硅
技术领域：
，具体涉及一种太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料，本发明还涉及该单晶硅材料的制备方法。
背景技术：
：由于硅材料的易获得性、太阳能级高纯硅生产方法较为成熟，硅晶体类(单晶硅、多晶硅)太阳能电池作为一类重要的清洁能源，已经被广泛地使用。进入21世纪，这类电池的使用量巨幅增长。目前，太阳能电池用单晶硅一般选择单一的掺入硼元素，即掺硼单晶硅。对于这种掺硼单晶硅，普遍采用生产工艺方便易行、并且所制造的掺硼单晶硅棒的电阻率分布较为均勻的CZ法(CZOChralski，1918)来生产。CZ方法又被称为直拉法、提拉法，这种方法特别适用于生长大直径单晶硅的要求。现在，在单晶硅类的太阳能电池市场中，采用CZ方法生产的掺硼单晶硅太阳能电池占绝大部分市场份额。然而，Schmidt，elal.(Proceedingsofthe26thIEEEPhotovoltaicSpecialistsConference,1997)、Glunz,etal.,(JournalofAppliedPhysics,Sept.2001,Vol.90,No.51)等的研究显示，单一掺硼的硅晶体太阳能电池，在光照下或在载流子注入下，太阳能电池会出现光衰(lightinduceddegradation，LTD)，即电池的转化效率(conversionefficiency)降低。在这里，转化效率(也被称为“光电转化效率”)系指太阳能电池将入射的光能转化为电能的比例(一般用“％”表示)。Schmidt,etal.(Proceedingsofthe26thIEEEPhotovoltaicSpecialistsConference,1997)、Glunz,etal.(JournalofAppliedPhysics,Sept.2001,Vol.90，No.51)、Khanetal.，(JournalofAppliedPhysics,June2000，Vol.87，No.12)的研究发现，光衰的本质原因是，掺硼单晶硅中的替位硼原子和间隙态的氧原子，在光照下或载流子注入下会形成硼氧复合体，而硼氧复合体是深能级复合中心，其会降低少数载流子的寿命，导致转换效率降低。根据这一发现，解决光衰的思路就是在单晶硅中减少直至消除硼氧复合体的出现，即用其它元素来替代硼元素、降低单晶硅中的氧浓度。对于用其它元素来替代硼元素，EhrsteinCJournalofElectrochemicalSociety,1980,Vol.127,No.61403-1404.)、Schmidt,etal.(Proceedingsofthe26thIEEEPhotovoltaicSpecialistsConference,13-18,1997)、Glunz,etal.(PhotovoltaicSpecialistsConference,2000.ConferenceRecordoftheTwenty-EighthIEEE,Sept.2000:201_204·)、Glunz,etal.(PhotovoItaicSpecialistsConference,2000.ConferenceRecordoftheTwenty-EighthIEEE,Sept.2000=201-204.)的研究显示，在掺镓的单晶硅太阳能电池中，镓元素较难与氧元素形成深能级的复合体，少子寿命影响较小。日本信越半导体株式会社研制出的掺镓单晶硅太阳能电池，经模拟太阳能光的卤素灯光照30小时后，没有出现光哀。对于降低氧浓度，一种解决思路就是采用完全不同于CZ法的区熔法(即FZ法)来制造掺硼单晶硅。相对于CZ法，FZ法生产的掺硼单晶硅的氧浓度要低一个数量级以上(即氧浓度至少低10倍)，可以有效地改善硼氧复合体导致的光衰问题。但是，FZ法难以生产大直径的单晶硅棒，不能满足大规模的生产需要；而且FZ法的生产成本较高，没有优势。降低氧浓度的另一个解决思路就是改进CZ法。对于常规的CZ法，大量的实验事实显示，常规CZ法的一个缺陷是不能有效控制CZ炉内石英坩埚与硅熔体的热对流。CZ炉中硅熔体与石英坩埚的热对流作用，使石英坩埚中的氧进入硅熔体和硅晶体，导致单晶硅中的氧浓度增加。如果单晶硅中氧浓度过高，就会产生氧析出物。这种氧析出物不仅会导致单晶硅出现晶片翘曲等机械型损伤缺陷，而且会出现位错环(dislocationloop)等晶体缺陷。此外，常规CZ法的另一个缺陷是，随着单晶硅直径的增加，CZ炉中装料量也要增大，坩埚中硅熔体的热对流也更强烈，引起的硅熔体紊流进一步加剧了硅熔体内的温度波动，甚至会导致硅熔体的局部的回熔或过冷，使得单晶硅的生长质量难以控制、晶体缺陷增加。因此，尽管CZ法在制造大尺寸单晶硅方面具有工艺简便的优势，但如果不能有效控制热对流，也不能获得稳定质量的单晶硅。因此，对于太阳能用大直径单晶硅的生产，必须既控制好石英坩埚与硅熔体的热对流、又控制好硅熔体的热对流，这其中的关键就是有效控制硅熔体的热对流。为解决常规CZ法的缺陷，HoshikaWA(JapaneseJournalofAppliedPhysics,1982,Vol.21,No.9545-547)、Kim,Smetana(JournalofAppliedPhysics,1985,Vol.58,No.7:2731-2735.)等提出了被称为“MCZ”的方法(又称“磁拉法”)，即在CZ炉加上磁场，通过磁场来增加硅熔体的粘度，从而降低石英坩埚与硅熔体的热对流、降低石英坩埚内硅熔体的热对流，不仅减少石英坩埚中的氧原子进入硅熔体和硅晶体、实现降低氧浓度的目标，而且减少晶体缺陷。MCZ法使用的磁场，一种是永磁体体产生的磁场，另一种是电磁感应产生的磁场。对于磁场的设计，有横向(horizontal)磁场、纵向(vertical)磁场、勾形(cusp)磁场三类。在磁场设计上，Hirata,Hoshikawad(JournalofCrystalGrowth,1989,Vol.96，Issue4747~755.)的研究发现，单向横向磁场破坏了CZ系统中原有的热流的轴向对称性，使得单晶硅棒生长的条纹(striation)缺陷变得严重；纵向磁场破坏了CZ系统原有的径向对称性，使得掺入元素的浓度在单晶硅棒的径向分布变得较不均勻；但勾形磁场没有纵向磁场与横向磁场的缺陷，能够有效地降低氧浓度，而且晶体缺陷较少。现在，一些有效的勾形磁场设计已经出现，主要采用的是电磁场。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。
发明内容本发明的目的是提供一种太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料，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。本发明的另一目的是提供一种制备上述太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料的方法，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。本发明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.OXIO14-LOX1018atoms/cm3铟5.OX1012-5.OX1016atoms/cm3其余为单晶硅。本发明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，清理干净炉膛；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1.0XIO14-L0X1018atoms/cm3的镓，5.0X1012-5.0X1016atoms/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.Omm/min,籽晶转速为1.0-20.O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.Omm/min,转肩1/2的提拉速度为1.0-3.Omm/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.O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.Omm，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。本发明的特点还在于，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。本发明的有益效果是，(1)本发明是在单晶硅中掺入镓和铟，镓的浓度介于1.0X1014-1.OX1018atomS/cm3之间、铟的浓度介于5.0X1012-5.0X1016atoms/cm3之间，掺镓铟单晶硅的电阻率介于0.1-7.0Ω·cm之间。(2)本发明提及的掺镓铟单晶硅，间隙氧浓度低于9.OX1017atOmS/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)本发明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)本发明所提及的掺镓铟单晶硅，在将其制作成为太阳能电池后，经过稳定光照曝光后，由光照所致转换效率的降低幅度小于0.3%。(5)本发明所提及的掺镓铟单晶硅，其单晶硅棒头尾的电阻比小于10.0。这对于低成本制造本发明所提及的单晶硅特别有利。(6)本发明所提及的掺镓铟单晶硅，其晶棒的直径可以超过300mm。由此，本发明获得了转化效率大于17%、光衰低、晶体缺陷少、大直径的太阳能电池用单晶硅，即太阳能级的掺镓铟单晶硅。图1是本发明制备方法的流程图；图2是本发明制备方法在单晶炉外布置的磁场的结构示意图。图中，1.永磁材料a，2.永磁材料b，3.永磁材料c，4.永磁材料d，5.导磁软铁a，6.导磁软铁b，7.炉体。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本发明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1·0XIO14-L0X1018atoms/cm3铟5·0X1012-5·0X1016atoms/cm3其余为单晶硅，镓和铟的纯度彡6N。本发明太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料的制备方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施步骤1按照常规方法进行拆炉，清理干净炉膛。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1.0XIO14-L0X1018atoms/cm3的镓，5.0X1012-5.0X1016atoms/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。其中在石英坩埚内将称取的镓及铟掺入到单晶硅中，有两种方法—种是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。另一种是，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。并且，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，永磁材料的磁极面向炉体，且磁力强度介于500-3000GS。这一磁场设计，可以增加CZ炉内硅熔液的粘滞力、抑制硅熔液紊流、降低硅熔液温度的起伏和液面波动。这非常有利于生长氧浓度低且沿径向分布均勻、以及镓铟元素沿径向与轴向分布均勻的太阳能电池用单晶硅。如图2所示，永磁材料al与永磁材料b3由导磁软铁a5连接，永磁材料b2与永磁材料d4由导磁软铁b6连接，由导磁软铁a5连接的永磁材料al与永磁材料c3构成一组永磁体，由导磁软铁b6连接的永磁材料b2与永磁材料d4构成一组永磁体。这两组永磁体在CZ炉外相互垂直、且各自的磁极朝向CZ炉。两组永磁体在圆型的CZ炉外呈方形布局。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，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(氩气)的流速控制在10-50slpm，磁场强度为500-3000GS，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(氩气)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，为引晶做准备。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(氩气)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，引晶长度大于所拉晶体的直径。其中的籽晶预热，是指在提拉单晶之前，要对籽晶分高度进行预热，预热时间介于10-60分钟。预热籽晶时，籽晶预热高度介于10-500mm之间；其中的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，指在提拉单晶时，要把预热后的籽晶与熔硅完全接触。步骤7放肩。设置提拉速度为0.1-10.Omm/min,籽晶转速为1.0-20.O转/分钟，按照常规方法进行放肩，晶体径向生长使直径接近目标直径。步骤8转肩。设置提拉速度为1.0-5.Omm/min,转肩1/2的提拉速度为1.0-3.Omm/min，使晶体从径向生长转为纵向生长。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.O转/min，石英坩埚的转速为0.5-10转/min，CZ炉内的惰性气体(氩气)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.Omm，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(氩气)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。实施例1步骤1按照常规方法进行拆炉，清理干净炉膛。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1.0X1014atOmS/cm3的镓，5.0X1012atOmS/Cm3的铟，其余为单晶硅，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，将石英坩埚置入单晶炉内。并且，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，永磁材料的磁极面向炉体，且磁力强度介于500-300GS。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，设置石英坩埚的转速为2转/min，炉内压强为1000帕，惰性气体(氩气)的流速控制在25slpm，磁场强度为500GS，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2转/min，炉内压强为1000帕，惰性气体(氩气)的流速控制在25slpm，磁场强度为500GS，将上步得到的单晶硅熔体的温度稳定在1450度，保温1.5小时，为引晶做准备。步骤6引晶。设置石英坩埚的转速为0.5转/分，炉内压强为1000帕，惰性气体(氩气)的流速控制在25slpm，磁场强度为500GS，导流筒距硅熔液的距离为5mm，将籽晶预热10分钟。预热籽晶时，籽晶预热高度介于10-500mm之间，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，熔接20分钟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，引晶长度大于所拉晶体的直径。步骤7放肩。设置提拉速度为0.lmm/min，籽晶转速为1.O转/分钟，按照常规方法进行放肩，晶体径向生长使直径接近目标直径。步骤8转肩。设置提拉速度为5.Omm/min,转肩1/2的提拉速度为1.Omm/min,使晶体从径向生长转为纵向生长。步骤9等径生长。设置提拉速度为2mm/min，晶棒的转速为8转/min，石英坩埚的转速为0.5转/min，CZ炉内的惰性气体(氩气)流速为lOslpm，压强为1000帕，CZ炉外的磁场强度为500GS，CZ炉内的导流筒距离硅熔液的距离为5.Omm，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(氩气)的流速为25slpm，压强为1000帕，CZ炉外的磁场强度为500GS，冷却，得到直径为3英寸的单晶硅棒。步骤11:停炉。取出单晶硅棒、移出石英坩埚。实施例2步骤1按照常规方法进行拆炉，清理干净炉膛。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1.0X1018atOmS/cm3的镓，5.0X1016atOmS/Cm3的铟，其余为单晶硅，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，将石英坩埚置入单晶炉内。并且，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，永磁材料的磁极面向炉体，且磁力强度介于500-300GS。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，设置石英坩埚的转速为10转/min，炉内压强为1300帕，惰性气体(氩气)的流速控制在30slpm，磁场强度为1500GS，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10转/min，炉内压强为1300帕，惰性气体(氩气)的流速控制在30slpm，磁场强度为1500GS，将上步得到的单晶硅熔体的温度稳定在1430度，保温2.5小时，为引晶做准备。步骤6引晶。设置石英坩埚的转速为1.2转/分，炉内压强为2700帕，惰性气体(氩气)的流速控制在30slpm，磁场强度为1500GS，导流筒距硅熔液的距离为10mm，将籽晶预热60分钟。预热籽晶时，籽晶预热高度介于10-500mm之间，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，熔接20分钟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，引晶长度大于所拉晶体的直径。步骤7放肩。设置提拉速度为3mm/min，籽晶转速为20转/分钟，按照常规方法进行放肩，晶体径向生长使直径接近目标直径。步骤8转肩。设置提拉速度为2.5mm/min,转肩1/2的提拉速度为3mm/min，使晶体从径向生长转为纵向生长。步骤9等径生长。设置提拉速度为1.llmm/min,晶棒的转速为20转/min，石英坩埚的转速为10转/min，CZ炉内的惰性气体(氩气)流速为80slpm，压强为2700帕，CZ炉外的磁场强度为1500GS，CZ炉内的导流筒距离硅熔液的距离为10mm，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(氩气)的流速为30slpm，压强为2700帕，CZ炉外的磁场强度为1500GS，冷却，得到直径为4英寸的单晶硅棒。步骤11:停炉。取出单晶硅棒、移出石英坩埚。实施例3步骤1按照常规方法进行拆炉，清理干净炉膛。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3.03X1015atoms/cm3的镓，8.3X1012atoms/cm3的铟，其余为单晶硅，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，将石英坩埚置入单晶炉内。并且，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，永磁材料的磁极面向炉体，且磁力强度介于500-300GS。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，设置石英坩埚的转速为0.5转/min，炉内压强为1300帕，惰性气体(氩气)的流速控制在IOslpm，磁场强度为2500GS，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转/min，炉内压强为1300帕，惰性气体(氩气)的流速控制在IOslpm，磁场强度为2500GS，将上步得到的单晶硅熔体的温度稳定在1440度，保温1.5小时，为引晶做准备。步骤6引晶。设置石英坩埚的转速为6转/分，炉内压强为2000帕，惰性气体(氩气)的流速控制在lOslpm，磁场强度为2500GS，导流筒距硅熔液的距离为10mm，将籽晶预热30分钟。预热籽晶时，籽晶预热高度介于10-500mm之间，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，熔接15分钟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，引晶长度大于所拉晶体的直径。步骤7放肩。设置提拉速度为2mm/min，籽晶转速为12转/分钟，按照常规方法进行放肩，晶体径向生长使直径接近目标直径。步骤8转肩。设置提拉速度为lmm/min，转肩1/2的提拉速度为2mm/min，使晶体从径向生长转为纵向生长。步骤9等径生长。设置提拉速度为1.04mm/min,晶棒的转速为12转/min，石英坩埚的转速为10转/min，CZ炉内的惰性气体(氩气)流速为45slpm，压强为2700帕，CZ炉外的磁场强度为1500GS，CZ炉内的导流筒距离硅熔液的距离为10mm，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(氩气)的流速为lOslpm，压强为1300帕，CZ炉外的磁场强度为2500GS，冷却，得到直径为6英寸的单晶硅棒。步骤11停炉。取出单晶硅棒、移出石英坩埚。实施例4步骤1按照常规方法进行拆炉，清理干净炉膛。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.IX1016atoms/cm3的镓，2.3X1012atOmS/Cm3的铟，其余为单晶娃，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，将石英坩埚置入单晶炉内。并且，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，永磁材料的磁极面向炉体，且磁力强度介于500-3000GS。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，设置石英坩埚的转速为1转/min，炉内压强为2700帕，惰性气体(氩气)的流速控制在50slpm，磁场强度为3000GS，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1转/min，炉内压强为2700帕，惰性气体(氩气)的流速控制在50slpm，磁场强度为3000GS，将上步得到的单晶硅熔体的温度稳定在1470度，保温2小时，为引晶做准备。步骤6引晶。设置石英坩埚的转速为10转/分，炉内压强为1800帕，惰性气体(氩气)的流速控制在50slpm，磁场强度为3000GS，导流筒距硅熔液的距离为30mm，将籽晶预460分钟。预热籽晶时，籽晶预热高度介于10-500mm之间，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，熔接30分钟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，引晶长度大于所拉晶体的直径。步骤7放肩。设置提拉速度为lOmm/min，籽晶转速为10转/分钟，按照常规方法进行放肩，晶体径向生长使直径接近目标直径。步骤8转肩。设置提拉速度为2.lmm/min,转肩1/2的提拉速度为3mm/min，使晶体从径向生长转为纵向生长。步骤9等径生长。设置提拉速度为0.5mm/min,晶棒的转速为1转/min，石英坩埚的转速为10转/min，CZ炉内的惰性气体(氩气)流速为60slpm，压强为2700帕，CZ炉外的磁场强度为3000GS，CZ炉内的导流筒距离硅熔液的距离为30mm，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(氩气)的流速为50slpm，压强为1300帕，CZ炉外的磁场强度为3000GS，冷却，得到直径为8英寸的单晶硅棒。步骤11停炉。取出单晶硅棒、移出石英坩埚。表1为实施例1、实施例2、实施例3及实施例4制备的直径为3英寸、4英寸、6英寸、8英寸掺镓铟单晶硅棒的产品参数，表1直径为3英寸、4英寸、6英寸、8英寸掺镓铟单晶硅棒的产品参数<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表1显示的数据表明，采用本发明制备方法能够生产出本发明提及的太阳能用掺镓铟单晶硅。本发明提及的掺镓铟单晶硅，无论单晶硅棒的直径尺寸大小，都具有(1)超过17%的转换效率，且光衰率很低；(2)单晶硅中氧含量低、且在单晶硅棒的径向分布均勻；这非常有利于低成本、高效量产各类太阳能电池片。权利要求一种太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料，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掺镓铟单晶硅材料的方法，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，清理干净炉膛；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1.0XIO14-L0X1018atoms/cm3的镓，5.0X1012-5.0X1016atoms/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.Omm/min,籽晶转速为1.0-20.O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.Omm/min，转肩1/2的提拉速度为1.0_3.Omm/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.O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.Omm,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。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤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。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤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。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤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。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤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。9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤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。10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤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。全文摘要本发明公开了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。本发明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按照常规方法进行拆炉，清理干净炉膛；装炉；按照常规方法对单晶炉内进行抽真空和检漏；压力化与熔料；稳定化；引晶；放肩；转肩；等径生长；收尾与冷却；停炉。本发明太阳能电池用掺镓铟单晶硅材料，转换效率高，且光衰率很低，单晶硅中氧含量低、且在单晶硅棒的径向分布均匀，本发明制备方法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。文档编号C30B15/00GK101805925SQ20101011432公开日2010年8月18日申请日期2010年2月20日优先权日2010年2月20日发明者张群社申请人:西安隆基硅材料股份有限公司;西安隆基硅技术有限公司;宁夏隆基硅材料有限公司;西安矽美单晶硅有限公司