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1、利用定向凝固法提純多晶硅錠的研究Studyonthepurificationofpolycrystallinesiliconingotbydirectionalsolidification申請(qǐng)學(xué)位類(lèi)別和級(jí)別：理學(xué)碩士學(xué)位研究生：時(shí)利濤學(xué)科專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)老師：黃仕華教授學(xué)位授予單位：浙江師范大學(xué)論文提交日期：2013年4月1日利用定向凝固法提純多晶硅錠的研究摘要太陽(yáng)能光伏發(fā)電已經(jīng)作為一種可持續(xù)能源，并于近幾年迅速發(fā)展。主要由于太陽(yáng)能作為一種安全清潔，并且可永久利用的能源，其發(fā)展?jié)摿κ菬o(wú)窮的。現(xiàn)在主要使用的太陽(yáng)能電池分為
2、三種，其中多晶硅太陽(yáng)電池的成本較低。其優(yōu)點(diǎn)在于可直接制備出可規(guī)?；a(chǎn)的大尺寸方型硅錠，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，制造過(guò)程簡(jiǎn)單、省電、節(jié)約硅材料，對(duì)材質(zhì)要求也較低。定向凝固技術(shù)已成為了制備太陽(yáng)能級(jí)多晶硅錠非常重要的一種方法，還可以提純硅錠。為了提純硅錠以獲得太陽(yáng)能級(jí)的多晶硅，工藝的探究和優(yōu)化顯得格外重要。本文使用實(shí)驗(yàn)用多晶硅定向凝固鑄錠爐進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)：在不同坩堝型號(hào)、硅料純度、提升速率、溫度梯度等條件下的定向凝固制備和提純多晶硅錠，從而得到可實(shí)際應(yīng)用的多晶硅錠。當(dāng)然通過(guò)對(duì)硅錠的表面、微觀結(jié)構(gòu)以及電學(xué)性質(zhì)的分析，研究了定向凝固制備的多
3、晶硅錠，其中包括橫切面以及縱切面的觀測(cè)、電阻率的分布特性、少子壽命分布特點(diǎn)：也研究了坩堝型號(hào)、硅料純度、提升速率、溫度梯度等參數(shù)對(duì)提純的影響。最終的研究結(jié)果表明：坩堝內(nèi)凹型槽可以促使晶粒沿著槽面生長(zhǎng)，并且最終生長(zhǎng)成較大的晶粒。而不同的角度和多個(gè)凹型槽也對(duì)晶粒的生長(zhǎng)方向和大小造成影響。而綜合不同的角度與個(gè)數(shù)和坩堝的尺寸大小，最終得到適合多晶硅定向凝固鑄錠爐的方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硅料的清洗主要是去除雜質(zhì)。超聲加堿洗可很好的去除油污和附帶物等雜質(zhì)，對(duì)表面被氧化的SiO，和含雜質(zhì)較多的Si我們利用濃酸去除，活動(dòng)性較強(qiáng)的雜質(zhì)利用酸洗
4、效果最好。而在酸洗過(guò)程中加上超聲場(chǎng)，可以將央雜在龜裂的硅料摘要中的雜質(zhì)更徹底的去除，從而達(dá)到更好的除雜效果。由于不同雜質(zhì)的在Si中的平衡分凝系數(shù)不一樣，金屬元素在固體硅中溶解度較小，而在液體硅中溶解度較大，這些雜質(zhì)在熔體硅中的分凝系數(shù)遠(yuǎn)小于1，所以利用這一特性將熔體硅中雜質(zhì)去除，以達(dá)到提純的目的。根據(jù)硅錠的橫切面與縱切面表面晶粒大小，可知在生長(zhǎng)方向上，晶粒逐漸長(zhǎng)大，從錠的邊緣到中心，晶界變少。利用金相顯微鏡、少子壽命測(cè)試儀、霍爾效應(yīng)儀、四探針測(cè)量金相組織、少子壽命分布、遷移率以及電阻率分布，最終得到了可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的多
5、晶硅生產(chǎn)工藝。本研究也討論了以后的研究重點(diǎn)和方向。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能級(jí)硅：定向凝固；平衡分凝系數(shù)；少子壽命；準(zhǔn)單晶硅IIStudyonthepurificationofpolycrystallinesiliconingotbydirectionalsolidificationABSTRACTAsasustainablesourceofenergy，solarphotovoltaicpowergenerationhasbeendevelopingrapidlyinrecentyears．Sincethesolarenergyis
6、akindofsafe，cleanandpermanentuseofenergy，itsdevelopmentpotentialisinfinite．AndnowthesolarcellCanbemainlydividedintothreekinds，amongwhichthecostofpolycrystallinesolarcellisthelowest．ItCallbethepreparationforthelarge—scaleproductionoflargesizesquaresiliconingot，butt
7、heequipmentissimpleandthemanufacturingprocesscansaveelectricityandsiliconmaterial，andthematerialrequirementsisalsolower．Directionalsolidificationtechnologyhasbeenaveryimportantmethodforthesolargradepolycrystallineingotwhichcanpunfythesiliconmaterialaswell．Inordert
8、oobtainthesolargradepolycrystallineingot，theexplorationandoptimizationfortheprocessaremuchmoresignificant．Usingexperimentalpolycrystallinedirectionalsol
