定向凝固多晶硅锭位错特性的研究

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1、摘要铸造多晶硅的用量在整个光伏行业中占据了优势地位，但是多晶硅太阳电池的转换效率一般总低于单晶硅太阳电池，这主要是由于多晶硅中存在较多位错等晶体缺陷。本文在研究建立晶体硅中位错刻蚀分析与统计计算方法的基础上，就定向凝固多晶硅锭中位错的微观与宏观分布，以及它们对晶体硅电学性能的影响进行了研究，还对业界最新推出的定向凝固准单晶硅材料中的位错分布特性进行了初步研究。在位错刻蚀分析方法的研究中，我们发现抛光刻蚀深度为硅片位错刻蚀分析效果的决定性因素，当抛光刻蚀深度大于191xm时，可以去除损伤层对位错密度大小的影响，而当抛光腐蚀深度大于451xrn时，观

2、测面可以变得很平整，通过多次实验我们建立起一套位错刻蚀分析规范。随后的位错特性研究结果表明：定向凝固多晶硅锭中的硅片试样内部位错分布特征多种多样，有的晶粒内部位错密度很高，而与之相邻的晶粒内部位错密度却很低，有的位错腐蚀坑垂直于孪晶界排列，还有的依附于晶界附近分布。在整个多晶硅锭中，位错密度表现为在硅锭底部处最低，沿着晶体凝固方向往上，位错密度逐渐升高，在硅锭顶部处位错密度达到最大值，顶部区域的平均位错密度是底部区域的平均位错密度的4．5倍。而在硅锭同一水平横截面上的位错密度大体在同一数量级，底部横截面位错密度偏差很小，中部横截面和顶部横截面的位

3、错密度有时会存在一些差异。位错对晶体硅片电学性能的影响较为明显，位错密度高的区域，少子寿命和电阻率通常都表现的较低，反之，少子寿命和电阻率通常都表现的较高。准单晶硅片中单晶与多晶的交界区域位错密度最高，局部多晶区域位错密度有时反而较低，其单晶区域内并不具有完整的晶格结构，而是存在着较高密度的位错，甚至会出现由网状分布位错形成的亚晶界。关键词：定向凝固；多晶硅锭；准单晶硅片；抛光刻蚀；位错密度ABSTRACTTheusageofcastingmulti—crystallinesiliconpredominatesinthewholephotovol

4、taicindustry,buttheconversionefficiencyofmulti-crystallinesiliconsolarcellisalwayslowerthanmono-crystallinesiliconsolarcell．Thisismainlybecausetherearealotofdislocationsandothercrystaldefectsinmulti-crystallinesilicon．Wehaveresearchedthemicroandmacro-distributionofdislocation

5、sindirectionallysolidificatedmulti-crystallinesiliconingotsandtheeffectofdislocationstoelectricalpropertiesofcrystallinesiliconbasedonthemethodofdislocationetchingandstatisticcalculationfordislocationsincrystallinesilicon．Inaddition，wehavealsodonesomepreliminaryresearchonthed

6、istributioncharacteristicofdislocationsindirectionallysolidificatedquasi-singlecrystalsiliconmaterialwhichisnewlyin仃oducedbytheindustry．Intheresearchofdislocationetching，wediscoveredthedepthofthepolishingcorrosionisadecisivefactorfortheeffectofdislocationetching．Whenthedeptho

7、fpolishingcorrosionismorethan19“rn，theaffectofdamagedlayertodislocationCanbeignored．Inaddition,whenthedepthofpolishingcorrosionismorethan451xrn，theobservationplanewillbecomefiat．Throughrepeatedexperiments，wehavebuiltupasetofspecificationsofdislocationetching．Subsequentresearc

8、hresultsofdislocationcharacteristicshowthedistributionfeaturesofdisl