多晶硅錠中雜質(zhì)來源及分布的分析.doc

《多晶硅錠中雜質(zhì)來源及分布的分析.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、多晶硅錠中雜質(zhì)來源及分布的分析近年來，太陽能電池發(fā)電受到了人們的日益重視。太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海盜和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價很貴的輸電線路。太陽電池是把太陽輻照的光能量轉(zhuǎn)化為電能，據(jù)估算，假如把地球表面0.1%的太陽能轉(zhuǎn)換成電能，轉(zhuǎn)換效率僅5％，其每年增發(fā)的電量也是目前全球耗能的40倍。硅是當(dāng)前用來制造太陽能電池的主要材料，目前鑄造多晶硅已經(jīng)成功取代直拉單晶硅而成為最主要的太陽能電池材料。多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率低、難以提升，這一直困擾著各多晶硅

2、生廠商。雜質(zhì)是諸多因素中對電池轉(zhuǎn)換效率影響較大的一個。研究雜質(zhì)來源及分布情況，對減少雜質(zhì)、控制雜質(zhì)分布有重要意義。一、雜質(zhì)種類及來源碳元素在周期表中處于IVA族，在硅晶格中占替代位置，屬于非電活性雜質(zhì)，碳在硅中的固溶度很低，而且分凝系數(shù)很小，為0.07，所以室溫下硅中的碳基本上是過飽和的，因而在硅中存在碳沉淀。鑄造多晶硅中則剛好相反，碳濃度在晶錠的底部低，而在頂部高。硅中碳的來源主要有以下幾個來源：①高純硅，這是多晶硅中碳的主要來源，②石墨部件的粉塵；⑨真空系統(tǒng)中的油脂和密封材料中的易揮發(fā)碳化物；④多晶硅制造氣氛中的碳?xì)浠衔镂廴?；⑤石墨部件與

3、氧，石英坩堝反應(yīng)的產(chǎn)物:C+SiO2=SiO+SiC氮在硅中的固溶度較小，只有5*1015cm-3,氮在硅中主要以原子對存在，只有不超過1012～1013cm-3的氮以替位式具有電活性存在。硅中的氧主要來自于生產(chǎn)過程中熔硅對石英坩堝的侵蝕，即石英坩堝中的SiO2與Si反應(yīng)：SiO2+Si=SiO生成的SiO一部分從熔體表面揮發(fā)，一部分溶入熔體。金屬等雜質(zhì)主要來自于硅原料中還有硅原料運輸過程中的二次污染。二、雜質(zhì)分布雜質(zhì)分布的研究主要依靠雜質(zhì)的分凝理論，氧的分凝系數(shù)為1.25，分凝系數(shù)大于1，表明氧易于存在于固體中，所以硅錠的尾部氧含量較高，同時

4、尾部少子壽命低也主要是因為尾部氧濃度高。碳的分凝系數(shù)為0.07，金屬雜質(zhì)的分凝系數(shù)小于1，分凝系數(shù)小于1，表明雜質(zhì)易于存在于熔液中。所以碳和金屬雜質(zhì)主要集中在硅錠頭部，這使得硅錠頭部少子壽命低，影響了電池轉(zhuǎn)換效率。（）雜質(zhì)的分布除了與各雜質(zhì)的分凝系數(shù)不同有關(guān)外，還與硅錠中缺陷密度有關(guān)。多晶硅鑄錠采用定向凝固技術(shù)，無籽晶牽引生長。不同晶粒的晶體學(xué)取向不同，晶粒間存在境界，在生產(chǎn)過程中，由于硅錠內(nèi)部溫度不同，存在熱應(yīng)力，硅錠內(nèi)部產(chǎn)生了大量的位錯。從材料熱力學(xué)角度考慮，晶界、位錯等缺陷處的原子排列疏松，雜質(zhì)在缺陷處富集所要克服勢壘較低，所以缺陷密集處

5、雜質(zhì)含量也較高?？刂齐s質(zhì)的二次進(jìn)入，調(diào)整長晶工藝，生長大尺寸晶粒，減少缺陷有利于控制雜質(zhì)分布，提高硅片質(zhì)量。