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《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告-多晶硅鑄錠中的雜質(zhì)分布及其影響因素》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué)院：材料學(xué)院2010年3月6日課題名稱多晶硅鑄錠中的雜質(zhì)分布及其影響因素學(xué)生姓名郭春雷專業(yè)班級(jí)非金材062課題類型論文指導(dǎo)教師李飛龍/寧向梅職稱主管/講師課題來源生產(chǎn)1設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義能源是社會(huì)發(fā)展離不開的，現(xiàn)在隨著社會(huì)的發(fā)展，煤，石油等不可再生資源越用越少，人們?cè)絹碓礁杏X到能源的不足，國家也提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。太陽能，風(fēng)能，水能等可再生能源越來越受到人們的重視，而多晶硅作為太陽能轉(zhuǎn)化為電能的主要載體，多晶硅質(zhì)量的好壞直接影響太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率。目前
2、的企業(yè)做出的太陽能電池片的轉(zhuǎn)換效率一般在15%左右，而實(shí)驗(yàn)室的轉(zhuǎn)化效率一般都是它的二到三倍。為什么差別這么多呢？很大程度因?yàn)槎嗑Ч柚械碾s質(zhì)。多晶硅中很多雜質(zhì)的存在對(duì)硅片的轉(zhuǎn)化率影響很大，有些雜質(zhì)的出現(xiàn)還會(huì)使整個(gè)硅片暴廢。目前，多晶硅的生產(chǎn)方法很多，而應(yīng)用最多的是定向凝固法生產(chǎn)多晶硅。定向凝固法的原理是：嚴(yán)格控制垂直方向上的溫度梯度，使固液界面盡量平直，從而生長出取向較好的柱狀多晶硅，其電學(xué)性能均勻。在多晶硅聲場(chǎng)過程中，不可避免的會(huì)有雜質(zhì)進(jìn)入，雜質(zhì)的進(jìn)入會(huì)影響其載流子壽命，而且鑄造過程中應(yīng)力的存在會(huì)產(chǎn)生位
3、錯(cuò)等缺陷。多晶硅中含有的雜質(zhì)主要是氧，碳，還有一些過渡族金屬，主要是銅、鎳、鐵、鉻。碳雜質(zhì)的存在會(huì)生成碳化硅形成硬雜質(zhì)點(diǎn)在切割時(shí)容易斷線或者劃痕，對(duì)后續(xù)加工不利。氧的影響：氧是鑄造多晶硅材料中最主要的雜質(zhì)元素，如果氧處于間隙位置，通常不顯電學(xué)活性，然而一旦形成熱施主，新施主和氧沉淀，從而顯著降低硅片的少子壽命值。氮的存在已形成氮化硅等雜質(zhì)不利于加工。金屬雜質(zhì)可以說是致命的過渡族金屬由于有著非常大的擴(kuò)散系數(shù)，除了從原材料帶入這些雜質(zhì)外，在晶體生長過程中以及在以后的電池制作工藝中也不可避免地會(huì)由坩堝等外面環(huán)
4、境中引入。這些雜質(zhì)中，銅和鎳的擴(kuò)散系數(shù)較大，即使淬火，它們也會(huì)形成沉淀而不溶解在硅晶格中。鐵和鉻的擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)較小，但是在慢速冷卻熱處理時(shí)，依然有大部分形成沉淀。這些元素在硅的禁帶中形成深能級(jí)，從而成為復(fù)合中心，可顯著降低材料少數(shù)載流子的壽命。研究多晶硅中的雜志分布情況可以更好的控制晶體生長過程，改進(jìn)工藝降低雜質(zhì)的含量，在生產(chǎn)過程中改善工作環(huán)境不引入或者少引入雜質(zhì)，可以更清楚的了解硅錠內(nèi)部的情況為多晶硅硅錠的后續(xù)加工提供更好的依據(jù)，更有利于后面的加工處理。2.國內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述目前所
5、了解到的多晶硅中的主要雜質(zhì)及其主要來源：（1）、氧的來源主要有：原料多晶硅的含氧量高以及原生多晶硅自身存在氧化夾層；清洗時(shí)的硝酸未沖洗完全；烘干后未降至室溫即開啟烘箱門、或烘干不徹底即開始裝袋；坩堝噴涂不合格；往坩堝里裝料時(shí)環(huán)境濕度太高；通入爐內(nèi)的氬氣質(zhì)量不合格；鑄錠爐真空度達(dá)不到要求等。（2）、碳的來源主要有：原料多晶硅中的含碳量高；原料多晶硅的石墨部分清洗不徹底；清洗用純水不合格；加熱器處理和煅燒不徹底等。（3）、氮的來源主要有：腐蝕工序曾用過的硝酸清洗不徹底；噴涂坩堝的工藝不合理，噴涂層不牢固；噴
6、涂坩堝用的氮化硅不合格；鑄錠爐所用氬氣含氮量超標(biāo)；鑄錠爐真空度不高等。（4）、金屬雜質(zhì)的來源主要有：原料多晶硅中金屬雜質(zhì)含量過高；腐蝕、清洗所用的酸、純水等不合格；清洗后的原料暴露在空氣中的時(shí)間過長，由空氣中的粉塵引入；硅料儲(chǔ)存、包裝、運(yùn)輸、裝料等過程中的不當(dāng)行為帶入的金屬污染；鑄錠爐內(nèi)壁處理不當(dāng)；加熱器的金屬雜質(zhì)含量過高等。目前所了解的研究情況：太陽能電池行業(yè)作為一個(gè)新型的產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)發(fā)展才五十年左右，多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也是近三四十年的事情，好多技術(shù)都處于探索期。目前國外許多公司都在從事相關(guān)研究，例
7、如美國道康寧、日本JFE、挪威ElkenSolar公司等。國內(nèi)的研究機(jī)關(guān)以及企業(yè)主要有大連理工大學(xué)、廈門大學(xué)、昆明理工大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、河南訊天宇、南安三晶、上海普羅新能源、益陽晶鑫新能源等多家高校和企業(yè)從事制備太陽能級(jí)多晶硅的研究。對(duì)于多晶硅中的雜質(zhì)分布國內(nèi)有許多學(xué)者都做過或者正在做關(guān)于這方面的實(shí)驗(yàn)，如浙江大學(xué)硅材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室所做的鑄造多晶硅中雜質(zhì)對(duì)少子壽命的影響。因?yàn)檠芯抗桢V中不同區(qū)域的雜質(zhì)分布情況不同所以每個(gè)研究者所得的結(jié)論也不太一樣但是都有許多相同之處，例如雜質(zhì)的分布是受雜質(zhì)分凝系數(shù)的影響
8、還有熱場(chǎng)的作用，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我主要從分凝的角度出發(fā)研究雜質(zhì)的分布情況。這個(gè)屬于新興的產(chǎn)業(yè)，真正有技術(shù)的公司才可以獲得更多的利潤站在行業(yè)的前沿。3.課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容(一)取硅錠中不同區(qū)域的硅片樣品(二)對(duì)硅片樣品進(jìn)行成分含量測(cè)量(三)分析硅片不同區(qū)域雜質(zhì)含量不同的原因(四)總結(jié)影響雜質(zhì)分布的原因及如何降低雜質(zhì)含量的方法4.主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))(一)對(duì)所取硅片進(jìn)行成分含量分析；(二)掌握制定實(shí)驗(yàn)方案的基本思路和實(shí)驗(yàn)操作基本技能
