[发明专利]掺锗硅衬底、其制备方法及包括其的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造领域，具体而言，涉及掺锗硅衬底、其制备方法及包括其的太阳能电池。

背景技术

在太阳能电池领域，晶体硅太阳能电池占有重要地位。制作晶体硅太阳能电池前，根据晶体硅的种类，通常要对晶体硅进行掺杂。在选取掺杂剂时，首要考虑的是掺杂元素在晶体硅内部的分凝系数。分凝系数越接近于1，掺杂元素在晶体硅结晶方向上的分布浓度越均匀，所制备的太阳能电池的电性能越好。在制作P型晶体硅的过程中，通常选择分凝系数为0.8的硼元素进行掺杂。这种硼掺杂的P型晶体硅所制备的太阳能电池，在光照的条件下，P型晶体硅中的硼与残留的氧容易形成Ｂ-Ｏ复合体，P型晶体硅中的硼与杂质铁容易形成Ｂ-Fe复合体。这种Ｂ-Ｏ复合体和Ｂ-Fe复合体的产生，造成了硼原子减少。而这种硼原子减少的现象会使电池出现光衰减，降低太阳能电池的光电转换效率。

目前解决上述光衰减问题的主要方法有以下两种：

方法一：以ⅢA族中的元素代替硼作为掺杂剂，以减少复合体的产生，进而降低太阳能电池的光衰减。但这种方法所用到的ⅢA族其他元素，其在硅中的分凝系数很小（如镓在硅中的分凝系数只有0.008）。若将这种元素掺入多晶硅会造成晶体硅的电性能下降，难以利用。

方法二：将硅的同族元素锗掺入P型晶体硅中，用以增加硼与氧或杂质铁的反应能垒。目前这种方法的具体操作工艺如下：将锗元素和硼元素按适当比例掺杂到原生硅料里，将硅料装入多晶炉或直拉单晶炉内进行铸锭或拉棒。该方法主要通过控制铸锭过程中的结晶速率，或控制拉棒过程中的拉晶速率来控制锗元素和硼元素的分布浓度，最终形成锗硼混合掺杂的晶体硅。但利用这种方法时，由于锗在硅中的分凝系数很小（大约为0.33），使得形成的晶体硅中的锗元素产生了严重的偏析，使锗元素得浓度分布严重不均等。这种不均等造成了多晶硅的电阻率不均，使多晶硅的可利用部分较少，成本较高。

发明内容

本发明旨在提供一种掺锗硅衬底、其制备方法及包括其的太阳能电池，以解决现有技术中太阳能电池的光衰减问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种掺锗硅衬底，其包括P型晶体硅主体，P型晶体硅主体的上表面上具有经锗掺杂形成的第一掺锗区。

进一步地，上述P型晶体硅主体的下表面上具有经锗掺杂形成的第二掺锗区。

进一步地，上述第一掺锗区的厚度为P型晶体硅主体厚度的1/20～1；第二掺锗区的厚度为P型晶体硅主体厚度的1/30～1。

第一掺锗区中锗原子的掺杂浓度为1×10^-8～1×10^-4g/g，第二掺锗区中锗原子的掺杂浓度为1×10^-11～1×10^-4g/g。

根据本发明的另一方面，提供了一种掺锗硅衬底的制备方法，其包括以下步骤：提供P型晶体硅主体；对P型晶体硅主体的上表面进行掺锗处理，形成第一掺锗区。

进一步地，上述制备方法还包括以下步骤：在对P型硅衬底主体的上表面进行掺锗处理的同时或之后，对P型晶体硅主体的下表面进行掺锗处理，形成第二掺锗区。

进一步地，在对上述P型硅衬底主体的上表面进行掺锗处理之后对P型晶体硅主体的下表面进行掺锗处理的情形下，对P型晶体硅主体的上表面或下表面的掺锗处理分别包括：在P型晶体硅主体的待掺杂表面上沉积锗原子；升温至锗扩散温度，使所沉积的锗原子扩散，形成第一掺锗区或第二掺锗区。

进一步地，在P型晶体硅主体的待掺杂表面上沉积锗原子的步骤包括：步骤A1：在保护气气氛下，将P型晶体硅主体升温至第一温度，向P型晶体硅主体的待掺杂表面提供锗烷；步骤A2：将P型晶体硅主体所处工艺腔升温至第二温度，使锗烷分解，在P型晶体硅主体的待掺杂表面上沉积锗原子；其中，第二温度大于或等于第一温度，且第二温度大于或等于锗烷的分解温度。

进一步地，对P型晶体硅主体的上表面和下表面同时进行掺锗处理时，掺锗处理的步骤包括：使P型晶体硅主体的上表面和下表面同时裸露，并在P型晶体硅主体的裸露表面上沉积锗原子；升温至锗扩散温度，使在裸露表面上所沉积的锗原子扩散，在P型晶体硅主体形成第一掺锗区和第二掺锗区。