鑄造多晶硅ppt課件-wenkub.com
2025-05-04 05:09 本頁面
【正文】 摻硼 p型硅 和 摻磷 n型硅 的比較 無論是摻鎵 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。 圖 實際分布曲線。 對于 p型摻硼鑄造多晶硅，電阻率在所以，在多晶硅晶體生長時，需要盡量減少低質(zhì)量區(qū)域。這層區(qū)域與多晶硅晶體生長后在高溫保留時間有關(guān)。 從圖 ，晶錠 上部的晶粒的平均面積幾乎是底部晶粒的 2倍 。 在實際工業(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 平均可以達到 1015mm。 通常晶體的 生長速率快 ，勞動生產(chǎn)率越高，但其溫度梯度也越大，最終導(dǎo)致 熱應(yīng)力越大 ，而 高的熱應(yīng)力會導(dǎo)致高密度的位錯 ， 嚴重影響材料的質(zhì)量 。溫度梯度越大，多晶硅中的熱應(yīng)力越大，會導(dǎo)致更多體內(nèi)位錯生長，甚至導(dǎo)致晶錠的破裂。如圖 （ a） （ d）所示， 隨著晶體生長的熱場不斷調(diào)整，晶粒逐漸呈現(xiàn)在與固液界面垂直的方向上生長 。在不同的熱場設(shè)計中， 固液界面的形狀呈凹狀或凸狀 ，由于硅熔體和晶體硅的密度不同，此時地球的重力將會影響晶體的凝固過程， 產(chǎn)生晶粒小、不能垂直生長等問題，影響鑄造多晶硅的質(zhì)量 。晶體生長過程中，一般自坩堝底部開始降溫，當硅熔體的溫度低于熔點（ 1414℃ ）時，在接近坩堝底部處熔體首先凝固，形成 柱狀晶 ， 柱狀的方向與晶體凝固的方向平行 ，直至所有的硅熔體都結(jié)晶為止，這是典型的定向凝固過程。 冷卻 對于重量為 250300Kg的鑄造多晶硅而言，一般 晶體生長的速度為 ，其 晶體生長的時間約為 3545h。 晶體生長 同時，冷卻板通水，使熔體的溫度自底部開始降低，晶體硅首先在底部形成，并呈柱狀向上生長，生長過程中固液界面始終保持與水平面平行，直至晶體生長完成，該過程約需要 2022h。熔化過程中一直 保持 1500℃ ，直至化料結(jié)束。通入氬氣作為保護氣體，是爐內(nèi)壓力基本保持在 400600mbar左右。 工藝上一般利用 Si3N4或 SiO/SiN等材料作為涂層 ，附加在石英坩堝的內(nèi)壁。 高純石墨的成本比較便宜，但是有較多可能的碳污染和金屬污染；高純石英的成本較高，但污染少，要制備優(yōu)質(zhì)的鑄造多晶硅就必須利用石英坩堝。因此，這種技術(shù)制備的鑄造多晶硅的 少數(shù)載流子壽命較低 ，所制備的太陽電池的效率也較低。 由上述可知，該技術(shù)需要進一步改善晶體制備技術(shù)和材料質(zhì)量，才能使得這種技術(shù)在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用。不僅如此，由于電磁力對硅熔體的作用，使得 摻雜劑在硅熔體中的分布可能更均勻 。 為了克服這些缺點， 電磁感應(yīng)冷坩堝連續(xù)拉晶法（ electromagic continuous pulling） 已經(jīng)被開發(fā)，簡稱 EMC或 EMCP法 。從正面觀看，鑄造多晶硅呈多晶狀態(tài)，晶界和精力清晰可見，其 晶粒的大小 可以達到 10mm左右 ；從側(cè)面觀看，晶粒呈柱狀生長，其主要 晶粒自底部向上部幾乎垂直地面生長 。 由于晶體生長時的熱量散發(fā)，多晶硅的高度很難增加 ，所以，要增加多晶硅的體積和重量的主要方法是增加它的邊長。這種結(jié)晶工藝中， 結(jié)晶速度可以稍微快些 。在這種制備方法中，硅原材料的熔化和結(jié)晶都在同一個坩堝中進行。 結(jié)晶時始終控制固液界面的溫度梯度，保證固液界面自底部向上部逐漸平行上升，最終達到所有的熔體結(jié)晶 。 直熔法生長的鑄造多晶硅的質(zhì)量較好，它可以通過控制垂直方向的溫度梯度，使固液界面盡量平直，有利于 生長取向性較好的柱狀多晶硅晶錠 。 鑄造多晶硅的制備工藝 鑄造技術(shù)制備多晶硅的主要工藝 ① 澆鑄法 ② 直熔法 在 一個坩堝 內(nèi)將硅原料 溶化 ，然后澆鑄在 另一個經(jīng)過預(yù)熱的坩堝 內(nèi) 冷卻 ，通過控制冷卻速率，采用定向凝固技術(shù)制備大晶粒的鑄造多晶硅。 而在 實際生產(chǎn)中的鑄造多晶硅太陽電池效率已達到 15%16%左右 。 鑄造多晶硅和直拉單晶硅的比較見表 自從鑄造多晶硅發(fā)明以后，技術(shù)不斷改
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