專利名稱：一種摻雜鍺的定向凝固鑄造多晶硅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造多晶硅，尤其是摻雜鍺的定向凝固鑄造多晶硅。
背景技術(shù)：
太陽能是取之不盡的潔凈能源，利用半導(dǎo)體材料的光電轉(zhuǎn)換特性，制備成太陽能電池，可以將太陽能轉(zhuǎn)變成電能。
定向凝固鑄造多晶硅是太陽能電池的一種主要材料，影響太陽能電池廣泛使用的一個(gè)主要障礙是成本較高，而電池的主要成本又在硅片。為了降低成本，現(xiàn)在采取的措施是減少硅片的厚度，使得每一片硅片的材料用量減少，但是，目前普遍使用的鑄造多晶硅，是摻磷或摻硼濃度為1×1015～1×1017/cm3的鑄造多晶硅，其缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低，如果降低硅片厚度，就會使硅片在加工、電池制備或電池組裝成組件等過程中，容易損傷、破碎，硅片破損率增加，勢必導(dǎo)致成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高機(jī)械強(qiáng)度的摻雜鍺的定向凝固鑄造多晶硅。
本發(fā)明的摻雜鍺的定向凝固鑄造多晶硅，含有濃度為1×1015～1×1017/cm3的磷或硼，其特征是還含有濃度為1×1016～1×1019/cm3的鍺。
摻雜鍺的定向凝固鑄造多晶硅的制備方法如下1)將硅原料置于坩鍋，按摻雜濃度加入磷或硼以及鍺，裝爐；2)將爐室抽成真空，加入或不加入保護(hù)氣，將硅原料逐漸加熱到1420℃～1450℃，直至硅原料全部熔化成液體；3)通過定向凝固，使熔化的硅從底部到上部逐漸結(jié)晶，形成定向凝固鑄造多晶硅。
上述的鍺是指純度在95％以上的單質(zhì)鍺或鍺硅合金。定向凝固可以通過調(diào)整坩鍋位置、保溫罩位置或熱場來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有益效果在于1.在鑄造多晶硅中加入鍺，利用鍺能夠釘雜硅中位錯(cuò)提高機(jī)械強(qiáng)度的性質(zhì)，可以增強(qiáng)鑄造多晶硅的機(jī)械強(qiáng)度，這樣硅片可以更薄，用于太陽能電池，可大幅降低成本。
2.在原來摻磷或硼鑄造多晶硅的基礎(chǔ)上摻入一定量的鍺，鍺的摻入不影響鑄造多晶硅的電學(xué)性能。
3.制備工藝簡單，易操作。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1將240kg的硅原料置于坩鍋，摻入20mg的摻雜劑硼，加入350mg的純度為99.999％的鍺，實(shí)現(xiàn)裝爐。然后將爐室抽成真空，使用Ar氣作為保護(hù)氣。再將硅原料逐漸加熱到1440℃，直至硅原料全部熔化成液體。通過提升保溫罩位置和定向凝固，使熔化的硅從底部到上部逐漸結(jié)晶，形成硼濃度約為9.5×1015/cm3，鍺濃度約為1×1016/cm3的定向凝固鑄造多晶硅。
本例摻雜鍺的定向凝固鑄造多晶硅的室溫?cái)嗔褭C(jī)械強(qiáng)度約為130N/mm2，而只摻硼的鑄造多晶硅的室溫?cái)嗔褭C(jī)械強(qiáng)度約為110N/mm2，摻鍺的鑄造多晶硅比只摻硼的鑄造多晶硅機(jī)械強(qiáng)度增加約18％。
實(shí)施例2將240kg的硅原料置于坩鍋，摻入20mg的摻雜劑硼，加入350g的純度為99.9999％的鍺，實(shí)現(xiàn)裝爐。然后將爐室抽成真空，使用Ar氣作為保護(hù)氣。再將硅原料逐漸加熱到1440℃，直至硅原料全部熔化成液體。通過提升保溫罩位置和定向凝固，使熔化的硅從底部到上部逐漸結(jié)晶，形成硼濃度約為9.5×1015/cm3，鍺濃度約為1×1019/cm3的定向凝固鑄造多晶硅。
本例摻雜鍺的定向凝固鑄造多晶硅的室溫?cái)嗔褭C(jī)械強(qiáng)度約為145N/mm2，而只摻硼的鑄造多晶硅的室溫?cái)嗔褭C(jī)械強(qiáng)度約為110N/mm2，摻鍺的鑄造多晶硅比只摻硼的鑄造多晶硅機(jī)械強(qiáng)度增加約30％。
權(quán)利要求
1.一種摻雜鍺的定向凝固鑄造多晶硅，含有濃度為1×1015～1×1017/cm3的磷或硼，其特征是還含有濃度為1×1016～1×1019/cm3的鍺。
全文摘要
本發(fā)明公開的摻雜鍺的定向凝固鑄造多晶硅，含有濃度為1×10
文檔編號C30B28/06GK1995487SQ200610154949
公開日2007年7月11日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者楊德仁, 朱鑫, 汪雷, 席珍強(qiáng), 闕端麟 申請人:浙江大學(xué)