[发明专利]一种单晶掺镓硅片及其制备方法和太阳电池

说明书

本发明公开了一种单晶掺镓硅片及其制备方法和太阳电池，此单晶硅片中含有镓元素；其中镓元素的浓度为1×10¹³～1×10¹⁷个原子/立方厘米；使用此单晶硅片制备成电池具有较好的效率，以及相对较低的光衰比例。

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，特别涉及一种单晶掺镓硅片及其制备方法和太阳电池。

背景技术

目前，随着化石能源的逐渐耗尽，太阳电池作为新的能源替代方案，使用越来越广泛。太阳电池是将太阳的光能转换为电能的装置。太阳电池利用光生伏特原理产生载流子，然后使用电极将载流子引出，从而利于将电能有效利用。

目前光伏产业中的掺硼单晶硅片制成的太阳电池的效率衰减1.5～7％，衰减程度大小取决于硼元素的掺杂浓度、氧含量、电池结构。这种电池的光致衰减产生的本质原因和掺杂基底中的代替位硼原子和单晶硅中间隙态的氧原子在光注入的情况下会形成硼氧复合体。而硼氧复合体是深能级复合中心，这样会降低少数载流子的寿命，从而降低少数载流子的扩散长度，导致太阳电池的效率降低，并且影响电池的长期可靠性。

而硅片作为太阳电池的主要组成部分，其尺寸规格，掺杂浓度，缺陷浓度，少子寿命等的条件对电池的转换效率以及可靠性等有决定性的影响。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种单晶掺镓硅片及其制备方法和太阳电池，这种硅片在太阳电池的表现以及应用前景上可以有更好的表现。

本发明的技术解决方案是：

一种单晶掺镓硅片，所述的单晶硅片中掺杂有镓元素，镓元素的浓度为1×10¹³～1×10¹⁷个原子/立方厘米，单晶硅片的导电类型为p型。

所述的单晶硅片中氧含量≤9×10¹⁷个原子/立方厘米。

所述的单晶硅片的碳含量≤1×10¹⁷个原子/立方厘米。

所述的单晶硅片的位错密度≤500个/平方厘米。

所述的单晶硅片的电阻率为0.2～6.0ohm·cm。

所述的单晶硅片的少数载流子寿命≥15μs。

所述的单晶硅片的形状为四角倒圆弧的正方形，圆弧直径b为200～250mm，正方形对边距a为125mm～180mm；单晶硅片的厚度为80～200μm。

所述的单晶硅片还掺杂有硼元素，硼元素的掺杂浓度为1×10¹³～1×10¹⁷个原子/立方厘米。

单晶掺镓硅片的制备方法，包括以下步骤：

1)将包含有多晶硅料和镓材料的坩埚置于拉晶炉中；

2)加热使得材料融化；

3)进行拉晶，形成单晶晶棒；

4)将单晶晶棒进行切割、清洗，完成单晶掺镓硅片的制备。

一种太阳电池，所述的太阳电池的硅基体采用所述的单晶掺镓硅片。

相对于现有技术，本发明具有以下技术效果：

本发明的单晶硅片中掺杂有浓度为1×10¹³～1×10¹⁷个原子/立方厘米的镓，使用上述硅片制备成的电池，由于使用镓来替代全部的硼，或者部分的硼元素，所以可有效降低硼氧复合体造成的电池光致衰减，从而保证电池更好的长期可靠性。

进一步，在硅基底中也可以有一定量的硼元素，在此情况下也会对光衰有一定抑制效果，但抑制效果会略差于仅掺镓的硅片。