太陽能多晶硅片表面線狀缺陷的形貌特征及形成原因-論文.pdf

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1、第33卷第5期太陽能學(xué)報(bào)Vo1．33．No．52012年5月ACTAENERGIAESOLARISSINICAMay，2012文章編號(hào)：0254-0096{2012)05-0802-04太陽能多晶硅片表面線狀缺陷的形貌特征及形成原因邱深玉2，李樣生2，余方新2，劉桂華2，陳楠2(1．南昌工程學(xué)院理學(xué)系，南昌330099；2．南昌大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，南昌330031)摘要：研究了定向凝固生長(zhǎng)的多晶硅線切割過程中在多晶硅片表面產(chǎn)生的線狀缺陷的形貌特征及其形成機(jī)制。分別采用掃描電子顯微技術(shù)和X射線衍射技術(shù)對(duì)多晶硅片線切割引起的線狀缺陷的形貌特征及夾雜

2、物進(jìn)行研究，結(jié)果表明：多晶硅片表面線切割過程中形成的線狀缺陷是因SiC夾雜物的存在而引起的，當(dāng)切割鋼絲與多晶硅中的SiC夾雜物相遇時(shí)，在拉力作用下鋼絲爬越SiC夾雜物，同時(shí)在SiC夾雜物的表面發(fā)生研磨現(xiàn)象，在多晶硅片表面留下線狀缺陷。關(guān)鍵詞：多晶硅；線狀缺陷；線切割；夾雜物；太陽能中圖分類號(hào)：TM615文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A序，對(duì)多晶硅片的表面質(zhì)量有極為重要的影響。研0引言究發(fā)現(xiàn)多晶硅線切割過程中一些多晶硅片的表面有近年來由于一次性能源(如石油、煤炭等)的價(jià)時(shí)存在線狀線缺陷，這些線狀線缺陷導(dǎo)致多晶硅片格上漲及其資源短缺，光伏產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展。規(guī)不能用于太陽

3、電池的制造，而只能作為廢料重新熔模化生產(chǎn)的商用太陽電池主要基于太陽級(jí)晶體硅材化鑄錠，這樣自然帶來多晶硅片生產(chǎn)成本上升。通料，晶體硅包括單晶硅和多晶硅，目前晶體硅太陽電過對(duì)這些表面帶有線狀缺陷多晶硅片的顯微觀察，池約占全球市場(chǎng)份額的85％，遠(yuǎn)超過基于薄膜技術(shù)發(fā)現(xiàn)有一些夾雜物曲出現(xiàn)在這些線狀缺陷中，因的太陽電池J。在晶體硅太陽電池中超過半數(shù)為多此有必要對(duì)這些夾雜物進(jìn)行研究。本文選擇表面含晶硅太陽電池，因此研究太陽能多晶硅材料對(duì)于光有線狀缺陷的太陽能多晶硅片為樣品，對(duì)其產(chǎn)生的伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。原因、微觀形貌進(jìn)行較系統(tǒng)的分析和研究，研究結(jié)果太陽能多

4、晶硅片主要采用定向凝固(Directional將對(duì)太陽能多晶硅錠以及多晶片工藝的優(yōu)化具有一Solidification)技術(shù)生產(chǎn)，首先將太陽級(jí)多晶硅原料定的參考價(jià)值。進(jìn)行表面清洗，置于帶氮化硅表面涂層的石英坩堝1實(shí)驗(yàn)方法中，并摻入一定量的硼作為P型半導(dǎo)體摻雜物；然后將石英坩堝置于氣氛保護(hù)的高溫爐中熔化，石英坩表面帶有因線切割引起的線狀缺陷的太陽能多堝的外圍一般采用高強(qiáng)石墨作為保護(hù)，多晶硅熔化晶硅片樣品取自于定向凝固多晶硅片生產(chǎn)廠家挑選一段時(shí)間后，通過移動(dòng)熱場(chǎng)或其他冷卻方式使坩堝出來的廢品，這些多晶硅片因含有上述線狀缺陷而底部的溫度首先得到降低，從而

5、使坩堝底部的硅首不能用于太陽電池的制造，往往作為回收料使用。先結(jié)晶凝固、生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)自下而上的生長(zhǎng)直到頂部。多晶硅片經(jīng)HF和HNO混合酸腐蝕完畢后，未被腐這樣就得到太陽能多晶硅錠，在工業(yè)生產(chǎn)中，一塊太蝕的夾雜物通過過濾收集，并采用x射線衍射陽能多晶硅錠的質(zhì)量一般在250kg以上，多晶硅再(XRD，D8．Focus，Bruker)技術(shù)分析這些夾雜物的物經(jīng)過線切割、清洗等工藝過程即制得用于太陽電池相結(jié)構(gòu)。多晶硅片表面線狀缺陷的微觀形貌特征采的多晶硅片(Wafer)。用光學(xué)顯微鏡及掃描電子顯微鏡(SEM，F(xiàn)EIQuanta線切割過程是多晶硅片制造中的一道重

6、要工200)進(jìn)行研究。為了研究多晶硅片表面線狀缺陷的收稿日期：2010-06-09基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(60844008)通訊作者：陳楠(1968一)，女，學(xué)士、講師，主要從事功能材料方面的研究。nanchen@riCH．edu．cn5期邱深玉等：太陽能多晶硅片表面線狀缺陷的形貌特征及形成原因805tivitvofSiCprecipitatesinmulticrystallinesolarsilicontions，2006，14(5)：443—453-『J]．PhysicaStatusSolidi，2007，2o4(7)：219O一『3]S~

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