摻鍺硅襯底、其制備方法及包括其的太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種摻鍺硅襯底、其制備方法及包括其的太陽能電池。該摻鍺硅襯底包括P型晶體硅主體，P型晶體硅主體的上表面上具有經(jīng)鍺摻雜形成的第一摻鍺區(qū)。該摻鍺硅襯底在硅襯底的至少上表面上形成摻鍺區(qū)，在該摻鍺區(qū)中鍺原子的存在，增大了P型晶體硅主體中硼與氧或雜質(zhì)鐵生成B-O復(fù)合體和B-Fe復(fù)合體的反應(yīng)能壘。在光照的條件下，硼與氧或雜質(zhì)鐵的復(fù)合反應(yīng)更難進(jìn)行。這樣便能夠有效改善太陽能電池因硼的減少而造成的光衰減問題。
【專利說明】摻鍺硅襯底、其制備方法及包括其的太陽能電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池制造領(lǐng)域，具體而言，涉及摻鍺硅襯底、其制備方法及包括其的太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽能電池領(lǐng)域，晶體硅太陽能電池占有重要地位。制作晶體硅太陽能電池前，根據(jù)晶體硅的種類，通常要對晶體硅進(jìn)行摻雜。在選取摻雜劑時(shí)，首要考慮的是摻雜元素在晶體硅內(nèi)部的分凝系數(shù)。分凝系數(shù)越接近于I，摻雜元素在晶體硅結(jié)晶方向上的分布濃度越均勻，所制備的太陽能電池的電性能越好。在制作P型晶體硅的過程中，通常選擇分凝系數(shù)為0.8的硼元素進(jìn)行摻雜。這種硼摻雜的P型晶體硅所制備的太陽能電池，在光照的條件下，P型晶體硅中的硼與殘留的氧容易形成B - O復(fù)合體，P型晶體硅中的硼與雜質(zhì)鐵容易形成B -Fe復(fù)合體。這種B - O復(fù)合體和B -Fe復(fù)合體的產(chǎn)生，造成了硼原子減少。而這種硼原子減少的現(xiàn)象會使電池出現(xiàn)光衰減，降低太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0003]目前解決上述光衰減問題的主要方法有以下兩種:
[0004]方法一:以III A族中的元素代替硼作為摻雜劑，以減少復(fù)合體的產(chǎn)生，進(jìn)而降低太陽能電池的光衰減。但這種方法所用到的III A族其他元素，其在硅中的分凝系數(shù)很小(如鎵在硅中的分凝系數(shù)只有0.008)。若將這種元素?fù)饺攵嗑Ч钑斐删w硅的電性能下降，難以利用。
[0005]方法二:將硅的同族元素鍺摻入P型晶體硅中，用以增加硼與氧或雜質(zhì)鐵的反應(yīng)能壘。目前這種方法的具體操作工藝如下:將鍺元素和硼元素按適當(dāng)比例摻雜到原生硅料里，將硅料裝入多晶爐或直拉單晶爐內(nèi)進(jìn)行鑄錠或拉棒。該方法主要通過控制鑄錠過程中的結(jié)晶速率，或控制拉棒過程中的拉晶速率來控制鍺元素和硼元素的分布濃度，最終形成鍺硼混合摻雜的晶體硅。但利用這種方法時(shí)，由于鍺在硅中的分凝系數(shù)很小(大約為0.33)，使得形成的晶體硅中的鍺元素產(chǎn)生了嚴(yán)重的偏析，使鍺元素得濃度分布嚴(yán)重不均等。這種不均等造成了多晶硅的電阻率不均，使多晶硅的可利用部分較少，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種摻鍺硅襯底、其制備方法及包括其的太陽能電池，以解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池的光衰減問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了 一種摻鍺硅襯底，其包括P型晶體硅主體，P型晶體硅主體的上表面上具有經(jīng)鍺摻雜形成的第一摻鍺區(qū)。
[0008]進(jìn)一步地，上述P型晶體硅主體的下表面上具有經(jīng)鍺摻雜形成的第二摻鍺區(qū)。
[0009]進(jìn)一步地，上述第一摻鍺區(qū)的厚度為P型晶體硅主體厚度的1/20?I ;第二摻鍺區(qū)的厚度為P型晶體硅主體厚度的1/30?I。
[0010]第一摻鍺區(qū)中鍺原子的摻雜濃度為IX 10_8?IX 10_4g/g，第二摻鍺區(qū)中鍺原子的摻雜濃度為IX10—11?I X IOVgo[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種摻鍺硅襯底的制備方法，其包括以下步驟:提供P型晶體硅主體；對P型晶體硅主體的上表面進(jìn)行摻鍺處理，形成第一摻鍺區(qū)。
[0012]進(jìn)一步地，上述制備方法還包括以下步驟:在對P型硅襯底主體的上表面進(jìn)行摻鍺處理的同時(shí)或之后，對P型晶體硅主體的下表面進(jìn)行摻鍺處理，形成第二摻鍺區(qū)。
[0013]進(jìn)一步地，在對上述P型娃襯底王體的上表面進(jìn)彳丁慘錯處理之后對P型晶體娃王體的下表面進(jìn)行摻鍺處理的情形下，對P型晶體硅主體的上表面或下表面的摻鍺處理分別包括:在P型晶體硅主體的待摻雜表面上沉積鍺原子；升溫至鍺擴(kuò)散溫度，使所沉積的鍺原子擴(kuò)散，形成第一摻鍺區(qū)或第二摻鍺區(qū)。
[0014]進(jìn)一步地，在P型晶體硅主體的待摻雜表面上沉積鍺原子的步驟包括:步驟Al:在保護(hù)氣氣氛下，將P型晶體硅主體升溫至第一溫度，向P型晶體硅主體的待摻雜表面提供鍺烷；步驟A2:將P型晶體硅主體所處工藝腔升溫至第二溫度，使鍺烷分解，在P型晶體硅主體的待摻雜表面上沉積鍺原子；其中，第二溫度大于或等于第一溫度，且第二溫度大于或等于鍺烷的分解溫度。
[0015]進(jìn)一步地，對P型晶體硅主體的上表面和下表面同時(shí)進(jìn)行摻鍺處理時(shí)，摻鍺處理的步驟包括:使P型晶體硅主體的上表面和下表面同時(shí)裸露，并在P型晶體硅主體的裸露表面上沉積鍺原子；升溫至鍺擴(kuò)散溫度，使在裸露表面上所沉積的鍺原子擴(kuò)散，在P型晶體硅主體形成第一摻鍺區(qū)和第二摻鍺區(qū)。
[0016]進(jìn)一步地,在P型晶體娃主體的上表面和下表面同時(shí)沉積鍺原子的步驟包括:步驟B1:在保護(hù)氣氣氛下，將P型晶體硅主體升溫至第一溫度，通入鍺烷，使P型晶體硅主體的裸露表面與鍺烷接觸；步驟B2:將P型晶體硅主體工藝腔升溫至第二溫度，使鍺烷分解，在P型晶體硅主體的上表面和下表面同時(shí)沉積鍺原子；其中，第二溫度大于或等于第一溫度，且第二溫度大于或等于鍺烷的分解溫度。
[0017]進(jìn)一步地，步驟Al和步驟BI還包括在通入鍺烷之前將P型晶體硅主體在第一溫度下保溫120~600s的過程，第一溫度為250~550°C，優(yōu)選為250~280°C，升溫至第一溫度的時(shí)間為180~1200s ;第二溫度為280~550°C，升溫至第二溫度后保持20~900s使鍺烷分解；擴(kuò)散溫度為750~900°C，升溫至擴(kuò)散溫度的時(shí)間為20~600s ;保護(hù)氣為氮?dú)?br> 或IS氣。
[0018]進(jìn)一步地，鍺烷在保護(hù)氣的攜帶下通入，且所通入的鍺烷為P型晶體硅主體質(zhì)量的2Χ10-8~2Χ10Λ通入時(shí)間為20~300s。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種太陽能電池，包括硅襯底以及在硅襯底的上表面經(jīng)磷摻雜形成的摻磷區(qū)，其中，硅襯底為上述的摻鍺硅襯底，摻磷區(qū)的厚度小于、等于或大于第一摻鍺區(qū)的厚度。
[0020]應(yīng)用本發(fā)明摻鍺硅襯底、其制備方法及包括其的太陽能電池。通過在摻鍺硅襯底的至少上表面上形成摻鍺區(qū)，在摻鍺區(qū)中鍺原子的存在，增大了 P型晶體硅主體中硼與氧或雜質(zhì)鐵生成B-O復(fù)合體和B-Fe復(fù)合體的反應(yīng)能壘。在光照的條件下，硼與氧或雜質(zhì)鐵的反應(yīng)更難進(jìn)行。 這樣便能夠有效改善太陽能電池因硼的減少而造成的光衰減問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1示出了本發(fā)明一種實(shí)施方式中的摻鍺硅襯底的示意圖；以及
[0023]圖2示出了本發(fā)明另一種實(shí)施方式中的摻鍺硅襯底的示意圖。
[0024]其中，10為P型晶體娃主體；110為第一摻鍺區(qū)；130為第二摻鍺區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0026]為了解決【背景技術(shù)】中所提出的太陽能電池光衰減嚴(yán)重的問題，本發(fā)明發(fā)明人提供了一種摻鍺硅襯底。如圖1所示，該摻鍺硅襯底包括P型晶體硅主體10，且P型晶體硅主體10的上表面上具有經(jīng)鍺摻雜形成的第一摻鍺區(qū)110。
[0027]本發(fā)明所提供的上述摻鍺硅襯底，在P型晶體硅主體的上表面設(shè)有一層摻鍺區(qū)。該摻鍺硅襯底的上表面在光照的條件下，摻鍺區(qū)中的鍺原子能夠增大P型晶體硅主體中硼與氧或雜質(zhì)鐵的反應(yīng)能壘。鍺原子的摻入使得硼與氧或雜質(zhì)鐵的反應(yīng)更難進(jìn)行，進(jìn)而使得B-O復(fù)合體和B-Fe復(fù)合體的生成率有效降低。這樣便能夠有效改善太陽能電池因P型晶體硅中硼原子的減少而造成的光衰減問題。
[0028]當(dāng)太陽能電池處于光照環(huán)境中時(shí)，電池中晶體硅的下表面上也有可能存在一定的光照強(qiáng)度。為進(jìn)一步改善電池的光衰減問題，在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，如圖2所示，上述鍺摻雜硅襯底中，P型晶體硅主體10的下表面上具有經(jīng)鍺摻雜形成的第二摻鍺區(qū)130。這種鍺摻雜硅襯底中，其下表面摻鍺區(qū)中的鍺原子亦能夠降低P型晶體硅主體的下表面中B-O及B-Fe復(fù)合體的生成率?；诖?，在P型晶體硅主體的下表面形成的第二摻鍺區(qū)能夠進(jìn)一步減輕太陽能電池因P型晶體硅中硼原子的減少而造成的光衰減問題。
[0029]在本發(fā)明的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)具體的晶體硅尺寸合理地選擇兩個摻鍺區(qū)的厚度。本發(fā)明所提供的上述摻鍺硅襯底中，優(yōu)選第一摻鍺區(qū)110的厚度為P型晶體硅主體10厚度的1/20?I ;第二摻鍺區(qū)130的厚度為P型晶體硅主體10厚度的1/30?
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[0030]本發(fā)明所提供的上述摻鍺硅襯底中，優(yōu)選第一摻鍺區(qū)110中鍺原子的摻雜濃度為I X IO-8?I X 10-4g/g，第二摻鍺區(qū)130中鍺原子的摻雜濃度為I X I。-11?I X 10-4g/g。在光照的環(huán)境中，晶體硅的上表面上的光照強(qiáng)度比下表面上的光照強(qiáng)度更強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上，第一摻鍺區(qū)中鍺原子的摻雜濃度可以較第二摻鍺區(qū)中鍺原子的摻雜濃度高一些。這樣有利于降低太陽能電池光衰減問題，同時(shí)保證太陽能電池的生產(chǎn)成本。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的上述摻鍺硅襯底結(jié)構(gòu)的教導(dǎo)下，有能力選擇適當(dāng)?shù)姆绞揭垣@取相應(yīng)的摻鍺娃襯底。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該摻鍺娃襯底的制備方法包括以下步驟:提供P型晶體硅主體10 ;對P型晶體硅主體10的上表面進(jìn)行摻鍺處理，形成第一摻鍺區(qū)110。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)中在晶體硅鑄錠或拉棒之前進(jìn)行鍺摻雜的方法相比，本發(fā)明所提供的制備方法中，摻鍺處理是在晶體硅鑄錠或拉棒之后進(jìn)行的。由于鍺原子分凝系數(shù)過低，僅為0.33左右，若將鍺原子直接加入硅料中進(jìn)行鑄錠或拉棒，容易引起鍺原子的偏析，進(jìn)而導(dǎo)致分布不均。而本發(fā)明所提供的方法中，在已成型的P型晶體硅主體上進(jìn)行摻鍺處理。這種方法避免了因分凝系數(shù)過低而造成的鍺原子分布不均的問題。能夠使鍺原子在摻鍺區(qū)中的分布更加均勻，保證了摻鍺硅襯底的電阻率更加均勻，同時(shí)有效改善了太陽能電池光衰減的問題。
[0033]本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，上述制備方法還包括以下步驟:在對P型硅襯底主體10的上表面進(jìn)行摻鍺處理的同時(shí)或之后，對P型晶體硅主體10的下表面進(jìn)行摻鍺處理，形成第二摻鍺區(qū)130。在P型硅襯底主體的上下表面均設(shè)置摻鍺區(qū)，能夠同時(shí)提高上下表面中硼與氧或鐵的反應(yīng)能壘?；诖耍瑫r(shí)設(shè)置兩個摻鍺區(qū)能夠進(jìn)一步降低太陽能電池在光照環(huán)境中因硼原子減少而產(chǎn)生的光衰減問題。
[0034]本發(fā)明所提供的上述制備方法中，在對P型硅襯底主體10的上表面進(jìn)行摻鍺處理之后，對P型晶體硅主體10的下表面進(jìn)行摻鍺處理的情形下，一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，對P型晶體硅主體10的上表面或下表面分別進(jìn)行摻鍺處理的步驟包括:在P型晶體硅主體10的待摻雜表面上沉積鍺原子；升溫至鍺擴(kuò)散溫度，使所沉積的鍺原子擴(kuò)散，形成摻鍺區(qū)，其中待摻雜表面為P型晶體硅主體10的上表面時(shí)，摻鍺區(qū)為第一摻鍺區(qū)110，待摻雜表面為P型晶體硅主體10的下表面時(shí)，摻鍺區(qū)為第二摻鍺區(qū)130。
[0035]本發(fā)明所提供的上述方法中，首先將鍺原子沉積在P型晶體硅主體的表面，然后使所沉積的鍺原子擴(kuò)散，形成了摻鍺區(qū)。這種方法避免了晶體硅鑄錠或拉棒過程因鍺原子分凝系數(shù)過低而造成的鍺原子分布不均的問題。在本發(fā)明上述的方法中，鍺和硅同屬于第四主族，且二者的原子大小接近。這樣便能促使P型晶體硅表面富集的鍺原子更大程度地向P型晶體硅主體內(nèi)部擴(kuò)散，且能夠促使鍺原子更均勻地?cái)U(kuò)散，進(jìn)而提高了鍺原子的摻雜效果。鍺原子良好的摻雜效果能夠更有效地抑制太陽能電池的光衰減。另外，分別對P型晶體硅主體的上表面和下表面進(jìn)行摻鍺處理，有助于合理控制兩個摻鍺區(qū)的摻雜厚度與摻雜濃度。鑒于使用過程中P型晶體硅主體的上表面接受的光照強(qiáng)度更大，位于上表面的第一摻鍺區(qū)的摻雜厚度與摻雜濃度可以相應(yīng)的增大。
[0036]在本發(fā)明的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠合理的選擇具體的鍺沉積和鍺擴(kuò)散的方法。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，鍺原子的沉積方法，即:在P型晶體硅主體10的待摻雜表面上沉積鍺原子的步驟包括:步驟Al:在保護(hù)氣氣氛下，將P型晶體硅主體10升溫至第一溫度，相P型晶體硅主體10的待摻雜表面提供鍺烷；步驟A2:將P型晶體硅主體10所處工藝腔升溫至第二溫度，使鍺烷分解，在P型晶體硅主體10的待摻雜表面上沉積鍺原子；其中，第二溫度大于或等于第一溫度，且第二溫度大于或等于鍺烷的分解溫度。當(dāng)上述摻鍺過程在擴(kuò)散爐中進(jìn)行時(shí)，上述的P型晶體硅主體10所處工藝腔指的是擴(kuò)散爐的爐腔。
[0037]上述鍺原子的沉積方法中，利用了鍺烷氣體的分解反應(yīng)。具體的分解反應(yīng)為:GeH4 —Ge+2H2。將鍺烷氣體通入擴(kuò)散爐管內(nèi)，使其在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)，得到鍺原子。鍺原子沉積到P型晶體硅主體的表面后，形成了鍺原子的富集層。這種鍺原子的沉積方法簡單易操作，只需在常用的擴(kuò)散爐中設(shè)置鍺烷氣源與氣體通道即可。
[0038]本發(fā)明所提供的上述制備方法中，對P型晶體硅主體10的上表面和下表面同時(shí)進(jìn)行摻鍺處理時(shí)，摻鍺處理的步驟包括:在P型晶體硅主體10的上表面和下表面同時(shí)沉積鍺原子；升溫至鍺擴(kuò)散溫度，使所沉積的鍺原子擴(kuò)散，同時(shí)形成所述第一摻鍺區(qū)110和第二摻鍺區(qū)130。
[0039]相對于在P型晶體硅主體10的上表面和下表面分別進(jìn)行摻鍺處理而言，同時(shí)對兩個表面進(jìn)行摻鍺處理，其操作流程更為精簡。尤其是對厚度較小的P型晶體硅主體進(jìn)行整體摻鍺處理時(shí)，工藝較為簡單，生產(chǎn)效率較高。
[0040]在上述制備方法的一種實(shí)施方式中，在P型晶體娃主體10的上表面和下表面同時(shí)沉積鍺原子的步驟包括:步驟B1:在保護(hù)氣氣氛下，將P型晶體硅主體10升溫至第一溫度，通入鍺烷，并使P型晶體硅主體10的上表面和下表面同時(shí)與鍺烷接觸；步驟B2:將P型晶體硅主體10所處工藝腔升溫至第二溫度，使鍺烷分解，在P型晶體硅主體10的上表面和下表面同時(shí)沉積鍺原子；其中，第二溫度大于或等于第一溫度，且第二溫度大于或等于鍺烷的分解溫度。
[0041]上述鍺原子的沉積方法中，只需將P型晶體硅主體上下表面同時(shí)暴露于鍺烷氣體中，鍺烷的分解后得到的鍺原子便能在上下表面同時(shí)富集。這種方法得到的摻鍺硅襯底中，兩個摻鍺區(qū)的摻鍺濃度和摻鍺厚度相當(dāng)。
[0042]在本發(fā)明的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力合理的擬定具體的摻鍺處理過程。在一種優(yōu)選地方式中，步驟Al和步驟BI還包括在通入鍺烷之前將P型晶體硅主體10在第一溫度下保溫120?600s的過程，第一溫度為250?550°C，優(yōu)選為250?280°C，升溫至第一溫度的時(shí)間為180?1200s ;第二溫度為280?550°C，升溫至第二溫度后保持20?900s使鍺烷分解；擴(kuò)散溫度為750?900°C，升溫至擴(kuò)散溫度的時(shí)間為20?600s ;保護(hù)氣為氮?dú)饣騃S氣。
[0043]將P型晶體硅主體在180?1200s內(nèi)升溫至250?550°C，并保持120?600s，有利于促使P型晶體硅主體的溫度更加均衡。均衡的P型晶體硅主體能夠保證后期的鍺沉積及擴(kuò)散的過程更加均衡穩(wěn)定，進(jìn)一步保證摻鍺區(qū)的濃度與厚度更加均衡。
[0044]上述方法中，將第一溫度設(shè)定為250?280°C。這種在通入鍺烷氣體之前，將P型晶體硅主體的溫度升至低于分解溫度(280°C以上)的操作能夠使鍺烷在分解之前，更均勻地分散在待摻雜表面周圍，進(jìn)而保證后期所分解的鍺原子均勻地沉積于待摻雜表面上。
[0045]在通入鍺烷后，將溫度升至280?550°C的分解溫度，并保持20?900s。這樣的操作能夠促使鍺烷在快速分解后，所形成的鍺原子穩(wěn)定的沉積在待摻雜表面上。
[0046]在本發(fā)明的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)具體的摻雜程度選擇合適的鍺烷的通入方式和通入量。在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，鍺烷在保護(hù)氣的攜帶下通入，且所通入的鍺烷為P型晶體硅主體10質(zhì)量的2X 10_8?2X 10_4。在鍺烷的通入過程中，將保護(hù)氣通入鍺烷源瓶內(nèi)用以稀釋鍺烷并攜帶鍺烷，這種方式有利于保證反應(yīng)體系的穩(wěn)定進(jìn)行。
[0047]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，還提供了一種太陽能電池，該太陽能電池包括硅襯底以及在硅襯底的上表面經(jīng)磷摻雜形成的摻磷區(qū)，其中，硅襯底為本發(fā)明上述中的摻鍺硅襯底，摻磷區(qū)的厚度小于、等于或大于第一摻鍺區(qū)110。
[0048]在本發(fā)明所提供的上述太陽能電池中，摻鍺硅襯底具有第一摻鍺區(qū)110的上表面進(jìn)一步進(jìn)行了磷摻雜形成摻磷區(qū)，即對第一摻鍺區(qū)110和位于其下方的硅襯底進(jìn)行磷摻雜形成摻磷區(qū)。所用的磷摻雜步驟可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的方案進(jìn)行操作。本發(fā)明所提供的摻鍺硅襯底中，鍺和硅同屬于第四主族，且二者的原子大小接近。在此基礎(chǔ)上，磷摻雜的步驟能夠順利進(jìn)行。
[0049]本發(fā)明所提供的上述太陽能電池中，所采用的P型晶體硅主體中具有摻鍺區(qū)，且摻鍺區(qū)的濃度分布更加均勻。這樣的太陽能電池在光照環(huán)境中，其P型晶體硅主體中的鍺原子能夠提高P型晶體硅主體中硼與氧或雜質(zhì)鐵的反應(yīng)能壘。鍺原子的摻入使得硼與氧或雜質(zhì)鐵的反應(yīng)更難進(jìn)行，進(jìn)而使得B-O復(fù)合體和B-Fe復(fù)合體的生成率有效降低。這樣便能夠有效改善太陽能電池因P型晶體硅中硼原子的減少而造成的光衰減問題，進(jìn)而保證了太陽能電池在長時(shí)間的使用過程中保持較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0050]以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，這些實(shí)施例不能理解為限制本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
[0051]實(shí)施例1
[0052]將2000片制絨好的P型晶體硅片(單片上表面積為24336mm2，質(zhì)量為9.86g)置于擴(kuò)散爐中管內(nèi)，使其上表面暴露于管內(nèi)。將擴(kuò)散爐的溫度在1200s內(nèi)升至550°C，此過程中通入氮?dú)猓懦隣t管內(nèi)空氣。維持溫度不變，穩(wěn)定120s后。向鍺烷源瓶內(nèi)通入適當(dāng)?shù)獨(dú)?，進(jìn)而在20s內(nèi)向爐管內(nèi)通入鍺烷(0.15g)。保持溫度不變，使鍺烷分解時(shí)間持續(xù)900s。使鍺原子沉積在硅片的上表面；繼續(xù)升溫至750°C，升溫時(shí)間控制在600s。維持750°C的溫度1200s，得到具有第一摻鍺區(qū)的硅片；向爐管通入三氯氧磷和氧氣，進(jìn)行磷摻雜。得到摻磷一錯娃片；
[0053]采用上述摻磷一鍺硅片制備太陽能電池。
[0054]上述摻磷一鍺娃片中，第一摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為1\1(^,厚度為5000111]1,為晶體硅片厚度的11/40 ;摻磷區(qū)的厚度為5000nm。
[0055]實(shí)施例2
[0056]將2000片制絨好的P型晶體硅片(單片上表面積為24336mm2，質(zhì)量為9.87g)置于擴(kuò)散爐中管內(nèi)，使其上表面暴露于管內(nèi)。將擴(kuò)散爐的溫度在180s內(nèi)升至280°C，此過程中通入氮?dú)?，排除爐管內(nèi)空氣`。維持溫度不變，穩(wěn)定120s后。向鍺烷源瓶內(nèi)通入適當(dāng)?shù)獨(dú)?，進(jìn)而在20s內(nèi)向爐管內(nèi)通入鍺烷(0.12g)。保持溫度不變，使鍺烷分解時(shí)間持續(xù)900s。使鍺原子沉積在硅片的上表面；繼續(xù)升溫至750°C，升溫時(shí)間控制在600s。維持750°C的溫度1200s，得到具有第一摻鍺區(qū)的硅片；向爐管通入三氯氧磷和氧氣，進(jìn)行磷摻雜。得到摻磷一錯娃片；
[0057]采用上述摻磷一鍺硅片制備太陽能電池。
[0058]上述摻磷一鍺娃片中，第一摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為1\1(^,厚度為2500111]1,為晶體硅片厚度的7/50 ;摻磷區(qū)的厚度為5000nm。
[0059]實(shí)施例3
[0060]將2000片制絨好的P型晶體娃片(上表面積為24336mm2,質(zhì)量為9.96g)置于擴(kuò)散爐中管內(nèi)，使其上表面暴露于管內(nèi)。將擴(kuò)散爐的溫度在180s內(nèi)升至250°C，此過程中通入氮?dú)?，排除爐管內(nèi)空氣。維持溫度不變，穩(wěn)定120s后。向鍺烷源瓶內(nèi)通入適當(dāng)?shù)獨(dú)?，進(jìn)而在20s內(nèi)向爐管內(nèi)通入鍺烷(0.05g)。保持溫度不變，使鍺烷分解時(shí)間持續(xù)900s。使鍺原子沉積在硅片的上表面；繼續(xù)升溫至750°C，升溫時(shí)間控制在600s。維持750°C的溫度1200s，得到具有第一摻鍺區(qū)的硅片；重復(fù)以上步驟，對上述形成第一摻鍺區(qū)的硅片的下表面進(jìn)行二次摻鍺。區(qū)別在于向晶體硅片的下表面通入0.04g鍺烷，從而形成具有第一摻鍺區(qū)和第二摻鍺區(qū)的硅片；向爐管通入三氯氧磷和氧氣，進(jìn)行磷摻雜。得到摻磷一鍺硅片；
[0061]采用上述摻磷一鍺硅片制備太陽能電池；
[0062]上述摻磷一鍺娃片中，第一摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為I X 10,,厚度為1790nm,為晶體硅片厚度的1/100 ;第二摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為10_n，厚度為1300nm，為晶體硅片厚度的7/1000 ;摻磷區(qū)的厚度為4300nm。
[0063]實(shí)施例4
[0064]將2000片制絨好的P型晶體硅片(上表面積為24336mm2，質(zhì)量為9.34g)置于擴(kuò)散爐中管內(nèi)，使其上表面暴露于管內(nèi)。將擴(kuò)散爐的溫度在180s內(nèi)升至280°C，此過程中通入氮?dú)?，排除爐管內(nèi)空氣。維持溫度不變，穩(wěn)定120s后。向鍺烷源瓶內(nèi)通入適當(dāng)?shù)獨(dú)?，進(jìn)而在20s內(nèi)向爐管內(nèi)通入鍺烷(0.07g)。保持溫度不變，使鍺烷分解時(shí)間持續(xù)900s。使鍺原子沉積在硅片的上表面；繼續(xù)升溫至750°C，升溫時(shí)間控制在600s，維持750°C的溫度1200s，得到具有第一摻鍺區(qū)的硅片；重復(fù)以上步驟，對上述形成第一摻鍺區(qū)的硅片的下表面進(jìn)行二次摻鍺。區(qū)別在于向晶體硅片的下表面通入0.06g鍺烷，從而形成具有第一摻鍺區(qū)和第二摻鍺區(qū)的硅片；向爐管通入三氯氧磷和氧氣，進(jìn)行磷摻雜。得到摻磷一鍺硅片；
[0065]采用上述摻磷一鍺硅片制備太陽能電池；
[0066]上述摻磷一鍺硅片中，第一摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為1父10_8，厚度為350011111，為晶體硅片厚度的1/50 ;第二摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為10_9，厚度為1500nm，為晶體硅片厚度的1/125 ；摻磷區(qū)的厚度為4600nm。
[0067]實(shí)施例5
[0068]將2000片制絨好的P型晶體硅片(單片上表面積為24336mm2，質(zhì)量為9.86g)置于擴(kuò)散爐中管內(nèi)，使其上表面暴露于管內(nèi)。將擴(kuò)散爐的溫度在1200s內(nèi)升至550°C，此過程中通入氮?dú)?，排除爐管內(nèi)空氣。維持溫度不變，穩(wěn)定120s后。向鍺烷源瓶內(nèi)通入適當(dāng)?shù)獨(dú)猓M(jìn)而在20s內(nèi)向爐管內(nèi)通入鍺烷(0.3g)。保持溫度不變，使鍺烷分解時(shí)間持續(xù)900s。使鍺原子沉積在硅片的上表面；繼續(xù)升溫至750°C，升溫時(shí)間控制在600s。維持750°C的溫度1200s，得到具有第一摻鍺區(qū)的硅片；向爐管通入三氯氧磷和氧氣，進(jìn)行磷摻雜。得到摻磷一錯娃片；
[0069]采用上述摻磷一鍺硅片制備太陽能電池；
[0070]上述摻磷一鍺硅片中，第一摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為1父10_4，厚度為900011111，為晶體硅片厚度的1/20 ;摻磷區(qū)的厚度為5000nm。
[0071]實(shí)施例6
[0072]將2000片制絨好的P型晶體硅片(單片上表面積為24336mm2，質(zhì)量為9.86g)置于擴(kuò)散爐中管內(nèi)，使其上表面暴露于管內(nèi)，將擴(kuò)散爐的溫度在1200s內(nèi)升至550°C，此過程中通入氮?dú)?，排除爐管內(nèi)空氣。維持溫度不變，穩(wěn)定120s后。向鍺烷源瓶內(nèi)通入適當(dāng)?shù)獨(dú)?，進(jìn)而在20s內(nèi)向爐管內(nèi)通入鍺烷(0.5g)。保持溫度不變，使鍺烷分解時(shí)間持續(xù)900s。使鍺原子沉積在硅片的上表面；繼續(xù)升溫至750°C，升溫時(shí)間控制在600s。維持750°C的溫度1200s，得到具有第一摻鍺區(qū)的硅片；向爐管通入三氯氧磷和氧氣，進(jìn)行磷摻雜。得到摻磷一錯娃片；
[0073]采用上述摻磷一鍺硅片制備太陽能電池；
[0074]上述摻磷一鍺娃片中，第一摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為1Χ10Λ厚度為120000nm,為晶體硅片厚度的2/3 ;摻磷區(qū)的厚度為5000nm。
[0075]實(shí)施例7
[0076]將2000片制絨好的P型晶體硅片(單片上表面積為24336mm2，質(zhì)量為9.86g)置于擴(kuò)散爐中管內(nèi)，使其上表面暴露于管內(nèi)。將擴(kuò)散爐的溫度在1200s內(nèi)升至550°C，此過程中通入氮?dú)猓懦隣t管內(nèi)空氣。維持溫度不變，穩(wěn)定120s后。向鍺烷源瓶內(nèi)通入適當(dāng)?shù)獨(dú)?，進(jìn)而在20s內(nèi)向爐管內(nèi)通入鍺烷(0.8g)。保持溫度不變，使鍺烷分解時(shí)間持續(xù)900s。使鍺原子沉積在硅片的上表面；繼續(xù)升溫至750°C，升溫時(shí)間控制在600s。維持750°C的溫度1200s，得到具有第一摻鍺區(qū)的硅片；向爐管通入三氯氧磷和氧氣，進(jìn)行磷摻雜。得到摻磷一錯娃片；
[0077]采用上述摻磷一鍺硅片制備太陽能電池；
[0078]上述摻磷一鍺硅片中，第一摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為1ΧΛ厚度為180000nm，與晶體硅片厚度相等；摻磷區(qū)的厚度為5000nm。
[0079]實(shí)施例8
[0080]將2000片制絨好的P型晶體娃片(上表面積為24336mm2,質(zhì)量為9.96g)置于擴(kuò)散爐中管內(nèi)，使其上表面與下表面同時(shí)暴露于管內(nèi)。將擴(kuò)散爐的溫度在180s內(nèi)升至250°C，此過程中通入氮?dú)?，排除爐管內(nèi)空氣。維持溫度不變，穩(wěn)定120s后。向鍺烷源瓶內(nèi)通入適當(dāng)?shù)獨(dú)?，進(jìn)而在20s內(nèi)向爐管內(nèi)通入鍺烷(0.35g)。保持溫度不變，使鍺烷分解時(shí)間持續(xù)900s。使鍺原子沉積在硅片的上表面；繼續(xù)升溫至900°C，升溫時(shí)間控制在600s。維持900°C的溫度1200s，得到具有第一摻鍺區(qū)和第二摻鍺區(qū)的硅片；向爐管通入三氯氧磷和氧氣，進(jìn)行磷慘雜。得到慘憐一錯娃片。
[0081]采用上述摻磷一鍺硅片制備太陽能電池；
[0082]上述摻磷一鍺娃片中，第一摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為1\101,厚度為9000]11]1,為晶體硅片厚度的1/20 ;第二摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為1父10_8，厚度為600011111，為晶體硅片厚度的1/30 ;摻磷區(qū)的厚度為4300nm。
[0083]實(shí)施例9
[0084]將2000片制絨好的P型晶體娃片(上表面積為24336mm2,質(zhì)量為9.96g)置于擴(kuò)散爐中管內(nèi)，使其上表面與下表面同時(shí)暴露于管內(nèi)。將擴(kuò)散爐的溫度在180s內(nèi)升至250°C，此過程中通入氮?dú)?，排除爐管內(nèi)空氣。維持溫度不變，穩(wěn)定120s后。向鍺烷源瓶內(nèi)通入適當(dāng)?shù)獨(dú)猓M(jìn)而在20s內(nèi)向爐管內(nèi)通入鍺烷(0.8g)。保持溫度不變，使鍺烷分解時(shí)間持續(xù)900s。使鍺原子沉積在硅片的上表面；繼續(xù)升溫至900°C，升溫時(shí)間控制在600s。維持900°C的溫度1200s，得到具有第一摻鍺區(qū)和第二摻鍺區(qū)的硅片；向爐管通入三氯氧磷和氧氣，進(jìn)行磷慘雜。得到慘憐一錯娃片。
[0085]采用上述摻磷一鍺硅片制備太陽能電池；
[0086]上述摻磷一鍺硅片中，第一摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為10Λ厚度為90000nm，為晶體硅片厚度的1/2 ;第二摻鍺區(qū)的摻鍺濃度為1X10_4，厚度為90000nm，為晶體硅片厚度的1/2 ；摻磷區(qū)的厚度為4300nm。
[0087]對比例I
[0088]將含有12g鍺元素的鍺硅合金加入硅料中，使其總量為400kg。將該含鍺的硅料進(jìn)行常規(guī)裝料。裝料后，在鑄錠爐內(nèi)加熱-熔化-結(jié)晶-退火-冷卻五個鑄錠過程后出爐，形成摻鍺硅錠。將該摻鍺硅錠破方切片處理形成硅片。將清洗后的硅片按常規(guī)工藝制作太陽能電池。
[0089]對上述實(shí)施例與對比例中所制備的摻磷一鍺硅片與其制備的太陽能電池進(jìn)行表征測試。
[0090]測試方法:
[0091]功率損失:依據(jù)GB/T6495.1和GB/T6495.3，檢測以上實(shí)施例和對比例中的太陽能電池運(yùn)行3個月后的光電轉(zhuǎn)換功率損失，用以表征太陽能電池的光衰減程度。表征結(jié)果如表一所不:
[0092]表一:
[0093]
【權(quán)利要求】
1. 一種摻鍺硅襯底，其特征在于，包括P型晶體硅主體(10)，所述P型晶體硅主體(10)的上表面上具有經(jīng)鍺摻雜形成的第一摻鍺區(qū)(110)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻鍺硅襯底，其特征在于，所述P型晶體硅主體(10)的下表面上具有經(jīng)鍺摻雜形成的第二摻鍺區(qū)(130)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摻鍺硅襯底，其特征在于，所述第一摻鍺區(qū)(110)的厚度為所述P型晶體硅主體(10)厚度的1/20~I ;所述第二摻鍺區(qū)(130)的厚度為所述P型晶體硅主體(10)厚度的1/30~I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻鍺硅襯底，其特征在于，所述第一摻鍺區(qū)(110)中鍺原子的摻雜濃度為1X10_8~lX10_4g/g，所述第二摻鍺區(qū)(130)中鍺原子的摻雜濃度為1Χ10_η ~lX10_4g/g。
5.一種摻鍺硅襯底的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供P型晶體娃主體(10); 對所述P型晶體硅主體(10)的上表面進(jìn)行摻鍺處理，形成第一摻鍺區(qū)(110)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述制備方法還包括以下步驟: 在對所述P型硅襯底主體(10)的上表面進(jìn)行摻鍺處理的同時(shí)或之后，對所述P型晶體硅主體(10)的下表面進(jìn)行摻鍺處理，形成第二摻鍺區(qū)(130)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在對所述P型硅襯底主體(10)的上表面進(jìn)行摻鍺處理之后對所述P型晶體硅主體(10)的下表面進(jìn)行摻鍺處理的情形下，對所述P型晶體硅主體(10)的上表面或下表面的摻鍺處理分別包括: 在所述P型晶體硅主體(10)的待摻雜表面上沉積鍺原子； 升溫至鍺擴(kuò)散溫度，使所沉積的鍺原子擴(kuò)散，形成所述第一摻鍺區(qū)(110)或所述第二摻鍺區(qū)(130)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述P型晶體硅主體(10)的待摻雜表面上沉積鍺原子的步驟包括: 步驟Al:在保護(hù)氣氣氛下，將所述P型晶體硅主體(10)升溫至第一溫度，向所述P型晶體硅主體(10)的待摻雜表面提供鍺烷； 步驟A2:將所述P型晶體硅主體(10)所處工藝腔升溫至第二溫度，使所述鍺烷分解，在所述P型晶體硅主體(10)的待摻雜表面上沉積鍺原子； 其中，所述第二溫度大于或等于所述第一溫度，且所述第二溫度大于或等于所述鍺烷的分解溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，對所述P型晶體硅主體(10)的上表面和下表面同時(shí)進(jìn)行摻鍺處理時(shí)，摻鍺處理的步驟包括: 使所述P型晶體硅主體(10)的上表面和下表面同時(shí)裸露，并在所述P型晶體硅主體(10)的裸露表面上沉積鍺原子； 升溫至鍺擴(kuò)散溫度，使在所述裸露表面上所沉積的鍺原子擴(kuò)散，在所述P型晶體硅主體(10)形成所述第一摻鍺區(qū)(110)和所述第二摻鍺區(qū)(130)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述P型晶體硅主體(10)的上表面和下表面同時(shí)沉積鍺原子的步驟包括: 步驟B1:在保護(hù)氣氣氛下，將所述P型晶體硅主體(10)升溫至第一溫度，通入鍺烷，使所述P型晶體硅主體(10)的裸露表面與鍺烷接觸； 步驟B2:將所述P型晶體硅主體(10)所處工藝腔升溫至第二溫度，使所述鍺烷分解，在所述P型晶體硅主體(10)的上表面和下表面同時(shí)沉積鍺原子； 其中，所述第二溫度大于或等于所述第一溫度，且所述第二溫度大于或等于鍺烷的分解溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或10所述的方法，其特征在于， 所述步驟Al和所述步驟BI還包括在通入所述鍺烷之前將所述P型晶體硅主體(10)在所述第一溫度下保溫120~600s的過程，所述第一溫度為250~550°C，優(yōu)選為250~280°C，升溫至所述第一溫度的時(shí)間為180~1200s ; 所述第二溫度為280~550°C，升溫至所述第二溫度后保持20~900s使所述鍺烷分解；所述擴(kuò)散溫度為750~900°C，升溫至所述擴(kuò)散溫度的時(shí)間為20~600s ； 所述保護(hù)氣為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求8或10所述的方法，其特征在于，所述鍺烷在所述保護(hù)氣的攜帶下通入，且通入的所述鍺烷的質(zhì)量為所述P型晶體硅主體(10)質(zhì)量的2X 10_8~2X 10_4，通入時(shí)間為20~300s。
13.—種太陽能電池，包括硅襯底以及在所述硅襯底的上表面經(jīng)磷摻雜形成的摻磷區(qū)，其特征在于，所述硅襯底為權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的摻鍺硅襯底，所述摻磷區(qū)的厚度小于、等于或大于第一摻鍺區(qū)(110)的厚度。
【文檔編號】H01L31/0264GK103606572SQ201310573984
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】王坤 申請人:英利集團(tuán)有限公司