鑄造多晶硅ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-07 05:09本頁(yè)面
【正文】 的質(zhì)量 。 冷卻速率對(duì)硅錠溫度梯度的的影響 在生產(chǎn)過(guò)程中，既要保持一定晶體生長(zhǎng)速率，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；又要保持盡量小的溫度梯度，降低熱應(yīng)力并減少晶體中的缺陷。 在晶體生長(zhǎng)初期，晶體生長(zhǎng)速率盡量小，使得溫度梯度盡量小，以保證以最少的缺陷密度生長(zhǎng)；然后，在可以保持晶體固液界面平直和溫度梯度盡量小的情況下，盡量地高速生長(zhǎng)以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 晶錠的冷卻速率的合理設(shè)計(jì) 對(duì)于鑄造多晶硅而言， 晶粒越大 越好，這樣 晶界的面積和作用都可以減少 ，而這主要是有晶體生長(zhǎng)過(guò)程決定的。 在實(shí)際工業(yè)中，鑄造多晶硅的晶粒尺寸 一般為 110mm， 高質(zhì)量的多晶硅晶粒大小 平均可以達(dá)到 1015mm。 鑄造多晶硅中的晶粒大小 晶粒的大小還與其處于的位置有關(guān)。一般而言，晶體硅在底部形核時(shí)，核心數(shù)目相對(duì)較多，即使晶粒的尺寸較??；隨著晶體生長(zhǎng)的進(jìn)行，大的晶粒會(huì)變得更大，而小的晶粒會(huì)逐漸萎縮，因此，晶粒的尺寸會(huì)逐漸變大，如圖。 鑄造多晶硅中的晶粒大小 圖 度的變化。 從圖 ，晶錠 上部的晶粒的平均面積幾乎是底部晶粒的 2倍 。 晶粒的大小也與晶體的冷卻速率有關(guān)： 晶體冷去得快，溫度梯度大；晶體形核的速率快，晶粒多而小 ，這也是澆鑄法制備的多晶硅的晶粒尺寸小于直熔法的原因。 鑄造多晶硅晶粒大小與冷卻速率的關(guān)系 再者， 由于坩堝壁也與硅熔體接觸，與中心部位相比，溫度相對(duì)較低 ；結(jié)晶時(shí)， 固液界面與石英坩堝接觸處不斷會(huì)有新的核心生成 ，導(dǎo)致多晶硅晶錠的邊緣有一些晶粒不是很完整，相對(duì)較小，如圖 （ b）和圖 。 一般而言，在鑄造多晶硅中晶錠的周邊區(qū)域存在一層低質(zhì)量的區(qū)域，其 少數(shù)載流子壽命較低 ，不能應(yīng)用與太陽(yáng)電池的制備。這層區(qū)域與多晶硅晶體生長(zhǎng)后在高溫保留時(shí)間有關(guān)。通常認(rèn)為， 晶體生長(zhǎng)速率越快 ， 這層區(qū)域越小 ，可利用的材料越多。 鑄造多晶硅中的低質(zhì)量的區(qū)域 這部分材料雖然不能制備太陽(yáng)電池，但是可以回收使用。值得注意的是，在回收料中，顯然有越來(lái)越多的碳化物和氮化物，這些雜質(zhì)過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致材料質(zhì)量的下降。所以，在多晶硅晶體生長(zhǎng)時(shí)，需要盡量減少低質(zhì)量區(qū)域。 晶體摻雜 與直拉單晶硅一樣，鑄造多晶硅需要進(jìn)行有意摻雜，使得硅材料具有一定的電學(xué)性能。雖然有多種摻雜劑可供利用，但是考慮到 生產(chǎn)成本、分凝系數(shù)和太陽(yáng)電池制備工藝 等因素，實(shí)際產(chǎn)業(yè)中主要制備 p型鑄造多晶硅， 硼主要的摻雜劑 。 由 于硼氧復(fù)合體 對(duì)高效硅太陽(yáng)電池的效率 有衰減作用 ，最近摻鎵的 p型和摻磷的 n型鑄造多晶硅也引起了人們的注意。 對(duì)于 p型摻硼鑄造多晶硅，電阻率在cm范圍內(nèi)都 可以用來(lái)制備太陽(yáng)電池 ，但 最優(yōu)的電阻率在 1Ωcm左右 ，硼摻雜濃度約為 2 1016cm3。 在晶體生長(zhǎng)時(shí)，適量的 B2O3和硅原料一起被放入坩堝，熔化后 B2O3分解，從而使硼溶入硅熔體，最終進(jìn)入多晶硅體內(nèi)，其反應(yīng)方程式為： 2B2O3=4B+3O2 由于 硼在硅中額分凝系數(shù)為 ，所以自晶體底部開(kāi)始凝固部分到上部最后凝固部分，硼的濃度相當(dāng)均勻，使得整個(gè)鑄造多晶硅硅錠中的電阻率 也比較均勻。 圖 實(shí)際分布曲線(xiàn)。 摻鎵的 p型鑄造多晶硅雖然可以制備性能優(yōu)良的太陽(yáng)電池，但是鎵在硅中的分凝系數(shù)太小，只有 。因此，晶體的底部和上部的電阻率相差很大，不利于規(guī)模生產(chǎn)。 摻硼 p型硅 和 摻鎵 p型硅 的比較 摻磷的 n型多晶硅也是一樣，磷在硅中的分凝系數(shù)僅為 ；而且，摻磷的 n型多晶硅中少數(shù)載流子（空穴）的遷移率較低，進(jìn)一步，如果利用 n型多晶硅太陽(yáng)電池，現(xiàn)在常用的太陽(yáng)電池工藝和設(shè)備都要進(jìn)行改造；對(duì)于摻磷的 n型晶體硅而言，要通過(guò)硼擴(kuò)散制備 pn結(jié)，但是硼的擴(kuò)散溫度要高于磷擴(kuò)散的溫度。 摻硼 p型硅 和 摻磷 n型硅 的比較 無(wú)論是摻鎵 p型還是摻磷 n型多晶硅，與相應(yīng)的直拉單晶硅一樣目前僅處于研究階段。
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