太阳能多晶硅锭中夹杂的分布特性及其成因

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1、摘要摘要近年来，太阳电池发电受到了人们的日益重视。硅是当前用来制造太阳能电池的主要材料，目前铸造多晶硅已经成功取代直拉单晶硅而成为最主要的太阳能电池材料。深入地研究材料中杂质有利于生产出高成品率的铸造多晶硅锭，降低铸造多晶硅太阳能电池的制造成本，同时也是制备高效率铸造多晶硅太阳能电池的前提。本文对多晶硅锭中的夹杂及其在锭中的分布作了深入的研究。多晶硅锭中经常出现硬质夹杂颗粒，严重影响线切割硅片的表面质量，严重时造成硅片切割生产中断线。我们采用光学显微镜、扫描电镜一特征X射线能谱仪、X射线衍射仪等手段对定向凝固多晶硅锭中的夹杂进行了分析。采用溶解硅基体后沉淀萃取的方法取

2、得硅锭不同部位的夹杂。分析结果表明，硅锭中夹杂的物相主要有两种：p-SiC和p．Si3N4，SiC的数量较多；二者形貌有显著区别：前者呈不规则块状，而后者则呈平直杆状。硅锭的顶表面附近夹杂高度富集，但内部仍有大于100微米的较大的碳化硅夹杂颗粒偶尔出现。实验表明，对冶金硅，其内部的碳化硅夹杂不是由于其在硅液中沉降而出现的。其在内部的出现，可能是由于在高温下长时间保温，过饱和的C在硅晶体中形核并长大而形成的。这也可能是太阳能多晶硅锭内部出现碳化硅夹杂的原因。但导致碳化硅夹杂在硅液中沉降不明显的原因，有待进一步的研究。关键词：多晶硅；夹杂；碳化硅，沉降AbstractAB

3、STRACTInrecentyears．itwasbecomingmoreendmoreimportanttoutilizesolarenergythroughsolarcells．Siliconisthepresentlythedominantmaterialsforfabricatingsolarcells．Currently,castmulti—crysmllinesiliconhasreplacedmono-erystallinesiliconasmainphotovoltaicmaterials．Understandingthepropertiesofthe

4、seimpuritiesofme·-SimaterialscouldhelpU5fmdthewaytoreducethecostofmc·-Sisolarcellsendproducehighqualityme-Siingots．Inthisthesis，thephasesandthedistributiousofinclusionsofthemc—Siingotshavebeenembeddedstudied．Theinclusionparticlesseverelya_fleetsurfacequalityofmulti-crystallinesiliconwaf

5、ers，endthreatenthewirecuringprocessofthewaferproductionfrommulti-crystallinesiliconingot．Becausetheymaycausewirebrokeninthecuttingprocesses．Scanningelec仃onmicroscopeassociated、】vitllenergyspectrometerforcharaeteristicX-ray，3DdigimlmicroscopeendX-raydiffractionhavebeenusedtoanalyzetheinc

6、lusionsinadirectionallysolidifiedmulti-crystallinesiliconingot．TheinclusionswerecollectedbydissolvingsiliconsamplesfromdifferentpositionsofthesiliconingoLendextractingtheun-dissolvedprecipimtions．Theresultsshowthat，therearetwotypesofinclusions：p·SiCandp—Si3N4，、】l，itlltheamountoftheforme

7、rrelativelylarger．Theirmorphologiesareremarkablydifferent,theSiCinclusionsappearasirregularlyshapedpolyhedronparticles，whiletheSi3N4inclusionsappearasstraightrods．Theinclusionsarehighiyconcentratedi11thetoplayersoftheingot，rarelyseenin10mmbelowsurface．However，occasionalappearan