鑄造多晶硅ppt課件(參考版)
2025-05-10 05:09本頁面
【正文】 。 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型多晶硅太陽電池，現(xiàn)在常用的太陽電池工藝和設(shè)備都要進(jìn)行改造；對于摻磷的 n型晶體硅而言，要通過硼擴(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。 摻鎵的 p型鑄造多晶硅雖然可以制備性能優(yōu)良的太陽電池，但是鎵在硅中的分凝系數(shù)太小，只有 。 在晶體生長時，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，使得整個鑄造多晶硅硅錠中的電阻率 也比較均勻。cm范圍內(nèi)都 可以用來制備太陽電池 ，但 最優(yōu)的電阻率在 1Ω 由 于硼氧復(fù)合體 對高效硅太陽電池的效率 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。 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。值得注意的是，在回收料中，顯然有越來越多的碳化物和氮化物，這些雜質(zhì)過多，會導(dǎo)致材料質(zhì)量的下降。通常認(rèn)為， 晶體生長速率越快 ， 這層區(qū)域越小 ，可利用的材料越多。 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)用與太陽電池的制備。 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。 鑄造多晶硅中的晶粒大小 圖 度的變化。 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)。 晶錠的冷卻速率的合理設(shè)計 對于鑄造多晶硅而言， 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過程決定的。 冷卻速率對硅錠溫度梯度的的影響 在生產(chǎn)過程中，既要保持一定晶體生長速率，提高勞動生產(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。 影響溫度梯度的因素，除了熱場本身的設(shè)計外，冷卻速率起決定性的作用。 防止溫度梯度的方法 ① 鑄造多晶硅在生長時，生長系統(tǒng)必須很好的隔熱，以便保持熔區(qū)溫度的均勻性，沒有較大的溫度梯度出現(xiàn)。 在晶體凝固過程中，晶體的中部和邊緣部分存在 溫度梯度 。 如圖 （ a）所示，晶體在底部成核并逐漸向上部生長，但是很快晶錠的四周也有新的核心生成并從邊緣向中心生長，造成晶粒的細(xì)化， 部分晶粒生長的方向與底部水平面不垂直，說明固液界面不是水平平直的 。 晶體凝固問題的解決方法 圖 多晶硅晶錠的剖面圖。 晶體凝固時出現(xiàn)的問題 為了解決上述問題，需要 特殊的熱場設(shè)計 ，使得熔體硅在凝固時，自底部開始到上部結(jié)束，其 固液界面始終保持與水平面平行 ，稱為 “ 平面固液界面凝固技術(shù) ” 。 鑄造多晶硅中需要解決的主要問題 晶體凝固時，一般自坩堝的底部開始，晶體在底部形核并逐漸向上生長。 這樣制備出來的多晶硅的 晶粒大小 、 晶界結(jié)構(gòu) 、 缺陷類型很相似 ，如圖 。 多晶硅太陽電池制備流程 晶體生長的影響因素 與直拉單晶硅不同，鑄造多晶硅結(jié)晶時不需要籽晶。 圖 240Kg直熔鑄造多晶硅是加熱功率和熔體溫度與時間的關(guān)系。 退火 晶錠在爐內(nèi)退火后，關(guān)閉加熱功率，提升隔熱裝置或者完全下降晶錠，爐內(nèi)通入大流量氬氣 ，使晶體溫度逐漸降低至室溫附近；同時， 爐內(nèi)氣壓逐漸上升，直至達(dá)到大氣壓 ，最后除去晶錠，該過程約要 10h。 晶體生長完成后，由于晶體底部和上部存在較大的溫度梯度，因此，晶錠中
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