非金屬材料專業(yè)外文翻譯-鑄造多晶硅生長技術(shù)的光伏應(yīng)用-資料下載頁
2024-12-04 16:45本頁面
【導(dǎo)讀】鑄造多晶硅錠廣泛應(yīng)用于光伏產(chǎn)業(yè)。獲得高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電。數(shù)值模擬是一個有效的工具，能。改變晶體生長條件獲得缺陷很少的高質(zhì)量晶體的數(shù)值模擬過程。固）鑄造爐和HEM（熱交換）鑄造爐的優(yōu)缺點(diǎn)。（25℃）的半導(dǎo)體材料。硅是地殼中儲量第二多的化學(xué)元素，與CZ單晶制備法相比，鑄造法制備多晶硅由于具有較大的原料。多晶硅太陽能電池與單晶相比，最主要的不足在于轉(zhuǎn)。換效率較低，但是整體成本方面具有較大的優(yōu)勢。由特定電池制備工。工藝制備的單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率低1%。通常，當(dāng)溫度降低至。硅熔點(diǎn)1412℃以下時，晶體首先在坩堝底部生長。形貌和太陽能電池片的轉(zhuǎn)換效率來評估多晶硅錠的質(zhì)量。造的產(chǎn)量最大，達(dá)到了30Kg/h。和位錯等的實(shí)際與數(shù)值模擬進(jìn)行了分析。圖1是DSS和HEM系統(tǒng)的熱區(qū)分布圖。而HEM爐的長晶過程則是坩堝和底部隔熱層的中心部。分向下移動，從而使熱量由底部向冷區(qū)輻射。等溫線的形狀與錠高度有關(guān)。屬雜質(zhì)進(jìn)入晶體內(nèi)，將會降低電池片的轉(zhuǎn)換效率。
【正文】 生成。由于圖4a、 b 所代表的硅片來自邊緣硅棒的中部，接近熱應(yīng)力最大的區(qū)域，過 大 的熱 應(yīng) 力 導(dǎo) 致 該硅 片 中 的 小 晶 粒和 孿 晶 的 大 量出 現(xiàn) （ HEM 比DSS 的多）。 位錯、孿晶界、亞晶界和晶界是晶體釋放熱應(yīng)力的有效位置，但是位錯、晶界和亞晶界常常 是少數(shù)載流子的復(fù)合中心，孿晶界通常是不活潑的，因此孿晶界所占硅片面積比例并不影響太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。在晶體生長過程中，硅錠中的部分熱應(yīng)力通過形成孿晶的形式得以釋放。但是一旦晶體結(jié)構(gòu)確定了，僅僅位錯才能成為熱應(yīng)力釋放的載體，所以，當(dāng)晶體淬火過程中，在彈性應(yīng)變之前能形成大量的位錯。 在數(shù)值模擬過程中，邊界條件常常被設(shè)置成以下形式：由于坩堝內(nèi)壁有不潤濕的涂層，所以假定硅錠的邊部是可以自由移動的；在硅錠的底部由于硅錠具備較大的質(zhì)量，因此降低豎直方向的物質(zhì)交換為零，由于涂層的作用，水平方向上的熱應(yīng)力為零。 圖 5 硅錠中的應(yīng)力分布圖 （ a） DSS 系統(tǒng) （ b） HEM 系統(tǒng) 而在實(shí)際鑄錠過程中，一部分涂層會被硅液滲透，出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象，晶錠表 面可 能會 出現(xiàn)粘 鍋現(xiàn) 象， 由于硅 錠和 坩堝 熱膨 脹系數(shù) 的不匹配，會在粘鍋處產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力集中。另外，由于硅熔體中存在夾雜物或雜質(zhì)，由于這些雜質(zhì)的膨脹系數(shù)與硅不匹配，因此在夾雜物的位置容易出現(xiàn)內(nèi)生應(yīng)力集中。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于內(nèi)缺陷導(dǎo)致的應(yīng)力集中可能是模擬計算的好幾倍。 四、 結(jié)論 本文對 DS S 和 HE M 多晶硅鑄造爐的鑄錠過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對兩個爐子生產(chǎn)的硅錠（硅方棒和硅片）的性質(zhì) 進(jìn)行了表征，對比了 DS S 和 HE M 爐多晶硅晶體生長的異同。數(shù)值模擬有助于我們直觀了解鑄錠過程的晶體生長，由數(shù)值模擬結(jié)果可知， HEM 爐內(nèi)等溫線的形狀比 DSS 爐等溫線形狀更加彎曲， D SS 爐內(nèi)的多晶硅錠的固液生長界面處，接 觸坩堝壁 處的溫度要 小于硅錠心 部溫度，因 此 DSS爐內(nèi)的等溫線形狀為雙曲線型，而 HE M 爐的等溫線形狀是凸形的。等溫線 形狀 的差 異造成 了兩 臺爐 子生產(chǎn) 出的 多晶 硅錠 晶粒形 貌的差異。一般來說，略凸的生長界面可以使多晶硅錠中的金屬雜質(zhì)在錠的邊角處 沉積 ，而 且可以 減少 金屬 雜質(zhì)對 太陽 能電 池片 效率的 負(fù)面影響，還能使晶粒尺 寸增大，并減小晶體中缺陷密度，但是過凸的生長界面會增加運(yùn)行時間和應(yīng)力集中，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)避免過凸生長界面的產(chǎn)生。 腐蝕看位錯的結(jié)果表明， DSS 爐和 HE M 爐多晶硅錠的位錯密度為 105106/c m2，對 DS S 爐和 HE M 爐的多晶硅錠不同位置切片，并測量硅片的性質(zhì)，結(jié)果表明， DSS 爐多晶硅錠邊緣的硅棒質(zhì)量比 H EM爐的好，而心部的硅棒， HE M 爐生產(chǎn)的較好。 DSS 和 HEM 爐多晶硅的晶體生長方向和應(yīng)力分布與硅棒質(zhì)量變化一致。這些結(jié)果進(jìn)一步表明兩個爐子的晶體生長界面是不同的，而且界面的差異導(dǎo)致了多晶硅錠性能也有很大差異。 為了更好的比較這兩種爐子的差異，應(yīng)研究太陽能電池效率和晶體生長、晶體質(zhì)量之間的關(guān)系。由以上分析可知， DSS 和 H EM 爐有各自的優(yōu)劣點(diǎn)，如何把兩種爐子的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來制備高質(zhì)量多晶硅錠是我們后續(xù)工作的重點(diǎn)。
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