一种P型单晶硅的制备方法及其产品与流程

本发明属于半导体，特别涉及一种p型单晶硅的制备方法及其产品。

背景技术：

1、在中国，煤电装机占比不断下降，光伏发电需求的持续上升，极大的推动了国内单晶硅光伏技术的发展。p型单晶硅因其独特的电学性质，在光伏行业中扮演着关键角色，为了确保其性能满足日益增长的应用需求，优化其生长和掺杂工艺变得至关重要。

2、目前的p型单晶硅制备工艺中，采用镓等典型的p型掺杂剂，因为它的原子外层有三个电子，当镓原子替代硅原子在晶格中时，会形成一个缺电子的空穴，这个空穴可以容纳一个电子，从而成为一个正电荷的载流子。这样，通过向硅晶体中掺入镓元素，可以有效地提高硅的导电性，从而制备出p型单晶硅。然而，目前的掺杂方式，往往导致电阻率变化趋势过大，影响电池的光电转换效率，严重限制了p型单晶硅的性能和应用范围。通过引入多种杂质元素，以更精细地控制硅材料的电导率、载流子浓度、迁移率等关键参数，但掺杂元素的种类、浓度和掺杂时间，均会对p型单晶硅的性能产生不同的影响，限制p型单晶硅的质量提升。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种p型单晶硅的制备方法及其产品，通过本发明提供的p型单晶硅及其制备方法，能够提升p型单晶硅的电阻率分布均匀形，提高单晶硅的强度，提高硅片的加工的稳定性和光电转换效率。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种p型单晶硅的制备方法，包括以下步骤：

3、将硅原料和复合掺杂源按质量比混合均匀获得混合粉料，所述复合掺杂源包括镓、磷和锑，镓、磷和锑的摩尔比为90～94:1～5:3～7；以及

4、将所述混合粉料在惰性氛围下进行熔融，引入籽晶，在预设晶体生长温度下进行单晶硅生长。

5、在本发明一实施例中，所述硅原料和所述复合掺杂源的质量比为50065:1～50075:1。

6、在本发明一实施例中，所述预设晶体生长温度为1450℃～1550℃。

7、在本发明一实施例中，所述单晶硅的晶体生长速度为1.15mm/min～1.25mm/min。

8、在本发明一实施例中，所述单晶硅的晶体生长方向为<100>，获得的所述单晶硅的晶棒长度为3.5m～4.0m。

9、在本发明一实施例中，所述晶棒头部的电阻率为1.1ω·cm～1.2ω·cm，晶棒尾部的电阻率为0.6ω·cm～1.0ω·cm。

10、在本发明一实施例中，将所述晶棒进行切片获得硅片，所述硅片的厚度为80μm～130μm。

11、在本发明一实施例中，所述硅原料包括多晶硅或无定型硅粉中的至少一种。

12、在本发明一实施例中，所述复合掺杂源中，镓来源于单质镓，锑来源于单质锑，磷的来源于硅磷母合金或磷粉。

13、本发明还提供一种采用上述所述的制备方法获得的p型单晶硅。

14、综上所述，本发明提供一种p型单晶硅的制备方法及其产品，能够减缓单晶硅棒尾部电阻率的下降趋势，实现对p型单晶硅电阻率的精确控制，使晶棒电阻率下降趋缓而更集中在一个范围段、分布更加均匀，从而提高了晶体质量和稳定性。能够提高单晶硅的机械强度，降低硅材损耗，增加出片率。能够提高光生载流子的迁移率和寿命，减少载流子在传输过程中的复合损失，提高复合能垒来降低载流子的复合率，从而提高光电转换效率，降低光伏发电的成本。能够获得高质量、高纯度和高强度和大尺寸晶棒，有助于提升后续硅片均匀性、稳定性和性能，满足在太阳能电池、集成电路和光电器件等领域的使用。能够简化掺杂流程，减少工艺步骤，提高了生产效率。

15、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种p型单晶硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的p型单晶硅的制备方法，其特征在于，所述硅原料和所述复合掺杂源的质量比为50065:1～50075:1。

3.根据权利要求1所述的p型单晶硅的制备方法，其特征在于，所述预设晶体生长温度为1450℃～1550℃。

4.根据权利要求1所述的p型单晶硅的制备方法，其特征在于，所述单晶硅的晶体生长速度为1.15mm/min～1.25mm/min。

5.根据权利要求1所述的p型单晶硅的制备方法，其特征在于，所述单晶硅的晶体生长方向为<100>，获得的所述单晶硅的晶棒长度为3.5m～4.0m。

6.根据权利要求5所述的p型单晶硅的制备方法，其特征在于，所述晶棒头部的电阻率为1.1ω·cm～1.2ω·cm，晶棒尾部的电阻率为0.6ω·cm～1.0ω·cm。

7.根据权利要求5所述的p型单晶硅的制备方法，其特征在于，将所述晶棒进行切片获得硅片，所述硅片的厚度为80μm～130μm。

8.根据权利要求1所述的p型单晶硅的制备方法，其特征在于，所述硅原料包括多晶硅或无定型硅粉中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的p型单晶硅的制备方法，其特征在于，所述复合掺杂源中，镓来源于单质镓，锑来源于单质锑，磷的来源于硅磷母合金或磷粉。

10.一种采用权利要求1-9任意一项所述的制备方法获得的p型单晶硅。

技术总结本发明公开了一种P型单晶硅的制备方法及其产品，所述制备方法包括：将硅原料和复合掺杂源按质量比混合均匀获得混合粉料，所述复合掺杂源包括镓、磷和锑，镓、磷和锑的摩尔比为90～94:1～5:3～7；以及将所述混合粉料在惰性氛围下进行熔融，引入籽晶，在预设晶体生长温度下进行单晶硅生长。通过本发明提供的一种P型单晶硅的制备方法及其产品，能够提升P型单晶硅的电阻率的分布均匀性，提高单晶硅的强度，提高硅片的加工的稳定性和光电转换效率。技术研发人员：何家壅,李勇兵,邓承伟受保护的技术使用者：吉利硅谷（谷城）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17