利用定向凝固法提纯多晶硅锭的研究

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1、利用定向凝固法提纯多晶硅锭的研究Studyonthepurificationofpolycrystallinesiliconingotbydirectionalsolidification申请学位类别和级别：理学硕士学位研究生：时利涛学科专业：凝聚态物理指导老师：黄仕华教授学位授予单位：浙江师范大学论文提交日期：2013年4月1日利用定向凝固法提纯多晶硅锭的研究摘要太阳能光伏发电已经作为一种可持续能源，并于近几年迅速发展。主要由于太阳能作为一种安全清洁，并且可永久利用的能源，其发展潜力是无穷的。现在主要使用的太阳能电池分为

2、三种，其中多晶硅太阳电池的成本较低。其优点在于可直接制备出可规模化生产的大尺寸方型硅锭，设备比较简单，制造过程简单、省电、节约硅材料，对材质要求也较低。定向凝固技术已成为了制备太阳能级多晶硅锭非常重要的一种方法，还可以提纯硅锭。为了提纯硅锭以获得太阳能级的多晶硅，工艺的探究和优化显得格外重要。本文使用实验用多晶硅定向凝固铸锭炉进行了多组实验：在不同坩埚型号、硅料纯度、提升速率、温度梯度等条件下的定向凝固制备和提纯多晶硅锭，从而得到可实际应用的多晶硅锭。当然通过对硅锭的表面、微观结构以及电学性质的分析，研究了定向凝固制备的多

3、晶硅锭，其中包括横切面以及纵切面的观测、电阻率的分布特性、少子寿命分布特点：也研究了坩埚型号、硅料纯度、提升速率、温度梯度等参数对提纯的影响。最终的研究结果表明：坩埚内凹型槽可以促使晶粒沿着槽面生长，并且最终生长成较大的晶粒。而不同的角度和多个凹型槽也对晶粒的生长方向和大小造成影响。而综合不同的角度与个数和坩埚的尺寸大小，最终得到适合多晶硅定向凝固铸锭炉的方案。实验结果表明，硅料的清洗主要是去除杂质。超声加碱洗可很好的去除油污和附带物等杂质，对表面被氧化的SiO，和含杂质较多的Si我们利用浓酸去除，活动性较强的杂质利用酸洗

4、效果最好。而在酸洗过程中加上超声场，可以将央杂在龟裂的硅料摘要中的杂质更彻底的去除，从而达到更好的除杂效果。由于不同杂质的在Si中的平衡分凝系数不一样，金属元素在固体硅中溶解度较小，而在液体硅中溶解度较大，这些杂质在熔体硅中的分凝系数远小于1，所以利用这一特性将熔体硅中杂质去除，以达到提纯的目的。根据硅锭的横切面与纵切面表面晶粒大小，可知在生长方向上，晶粒逐渐长大，从锭的边缘到中心，晶界变少。利用金相显微镜、少子寿命测试仪、霍尔效应仪、四探针测量金相组织、少子寿命分布、迁移率以及电阻率分布，最终得到了可以应用于工业生产的多

5、晶硅生产工艺。本研究也讨论了以后的研究重点和方向。关键词：太阳能级硅：定向凝固；平衡分凝系数；少子寿命；准单晶硅IIStudyonthepurificationofpolycrystallinesiliconingotbydirectionalsolidificationABSTRACTAsasustainablesourceofenergy，solarphotovoltaicpowergenerationhasbeendevelopingrapidlyinrecentyears．Sincethesolarenergyis

6、akindofsafe，cleanandpermanentuseofenergy，itsdevelopmentpotentialisinfinite．AndnowthesolarcellCanbemainlydividedintothreekinds，amongwhichthecostofpolycrystallinesolarcellisthelowest．ItCallbethepreparationforthelarge—scaleproductionoflargesizesquaresiliconingot，butt

7、heequipmentissimpleandthemanufacturingprocesscansaveelectricityandsiliconmaterial，andthematerialrequirementsisalsolower．Directionalsolidificationtechnologyhasbeenaveryimportantmethodforthesolargradepolycrystallineingotwhichcanpunfythesiliconmaterialaswell．Inordert

8、oobtainthesolargradepolycrystallineingot，theexplorationandoptimizationfortheprocessaremuchmoresignificant．Usingexperimentalpolycrystallinedirectionalsol