[发明专利]N型晶体硅及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏硅片生产技术领域，具体涉及一种N型晶体硅及其制备方法。

背景技术

目前，掺硼多晶硅被广泛地应用于太阳能电池制造行业中。但是由于掺硼多晶硅中的位于替代位的硼原子的直径要小于硅原子，在光照下，硼原子会与硅中的氧结合形成硼氧复合体。硼氧复合体在硅中是深能级复合中心，会降低少数载流子的寿命，从而导致太阳能电池光电转换效率降低2～3%，这种现象就是太阳能电池的效率衰减现象，这种衰减对太阳能电池光伏发电非常不利。研究发现，以N型掺杂剂取代P型掺杂补偿剂硼，可以避免硼氧复合体的生成，避免光衰减现象，所以N型硅晶体已经开始被应用于太阳能电池的制备中。

对于N型晶体硅而言，其内的N型掺杂剂的分凝系数都比较小，此处所谓N型掺杂剂通常为V族元素，诸如磷、砷或锑，其中，磷的分凝系数为0.35，砷的分凝系数为0.30，锑的分凝系数为0.023，较小的分凝系数意味着偏析较为严重，所以在硅晶体生长完成后，电阻率沿晶体生长方向变化很大，这将大大限制硅锭的利用率，增加生产成本。为了减小硅锭垂直区域电阻率的跨度，现在的N型掺杂技术一般是提供补偿掺杂，即掺杂P型元素如硼、铝、镓等。但直接将P型母合金与N型母合金一起掺杂，很难达到精确控制电阻率的目的。

发明内容

基于此，有必要提供一种可精确控制电阻率的N型晶体硅的制备方法。另外，还提供了一种由上述方法制得的N型晶体硅。

一种N型晶体硅的制备方法，包括以下步骤：

向坩埚内投入含有N型掺杂剂的硅料，其中所述坩埚侧壁内侧涂覆有P型掺杂补偿剂涂层，所述P型掺杂补偿剂涂层的位置在所投入的含有N型掺杂剂的硅料熔化后的硅液表面与硅液所生成的晶体硅的高度差范围内；

硅料熔化，定向凝固，使含有N型掺杂剂的硅液生成N型晶体硅。

在其中一个实施例中，在向坩埚内投入含有N型掺杂剂的硅料的步骤之前，还包括以下步骤：

根据投入的所述含有N型掺杂剂的硅料的质量和坩埚的内径，计算出硅料熔化后的硅液表面的高度和所生成的晶体硅的高度；

在位于硅液表面与硅液所生成的晶体硅的高度差范围内的坩埚侧壁上涂覆P型掺杂补偿剂涂层。

在其中一个实施例中，先在坩埚内壁上的所有区域涂覆一层氮化硅涂层，然后在位于硅液表面与硅液所生成的晶体硅的高度差范围内的坩埚侧壁上涂覆P型掺杂补偿剂涂层。

在其中一个实施例中，所述P型掺杂补偿剂涂层通过喷涂或刷涂的方式涂覆在坩埚侧壁上。

在其中一个实施例中，所述N型掺杂剂为N型母合金或N型半导体元素。

在其中一个实施例中，所述N型母合金为硅-磷、硅-砷或硅-锑母合金；所述N型半导体元素为磷、砷或锑。

在其中一个实施例中，所述P型掺杂补偿剂涂层中的P型掺杂补偿剂为P型母合金或P型半导体元素。

在其中一个实施例中，所述P型母合金为硅-硼、硅-镓或硅-铝母合金；所述P型半导体元素为硼、镓或铝。

一种N型晶体硅，其特征在于，所述N型晶体硅由上述的方法制得。

上述N型晶体硅的制备方法中，在长晶过程中，由于固体硅的密度比液体硅的密度大，因此随着硅晶体地生长，硅液表面会逐渐升高，硅液与坩埚侧壁上的P型掺杂补偿剂接触，随着接触时间增加P型掺杂补偿剂从坩埚侧壁上不断溶入液体，随着硅锭高度的增加，补偿剂掺入越多，因此上述N型晶体硅的制备方法可在晶体生长方向上进行掺杂补偿，从而解决了N型晶体硅锭在晶体生成方向上电阻率分布范围过大的问题，精准控制N型晶体硅锭的电阻率。

由上述方法制得的N型晶体硅，在长晶过程中，在晶体生长方向上得到掺杂补偿，因此大部分高度的晶体硅锭的电阻率可被精准控制1-3Ω.cm的范围内，减少了硅锭顶部的截取高度，提高了硅锭的利用率。

附图说明

图1为N型晶体硅制备方法的流程图；

图2为N型晶体硅制备方法中坩埚侧壁上的P型掺杂补偿剂涂层的位置示意图；

图3为N型晶体硅制备方法过程中，硅液表面、固液表面与P型掺杂补偿剂涂层的位置关系示意图。

具体实施方式

请参考图1，揭示了一种N型晶体硅的制备方法，包括以下步骤：