太阳能多晶硅片表面线状缺陷的形貌特征及形成原因-论文.pdf

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1、第33卷第5期太阳能学报Vo1．33．No．52012年5月ACTAENERGIAESOLARISSINICAMay，2012文章编号：0254-0096{2012)05-0802-04太阳能多晶硅片表面线状缺陷的形貌特征及形成原因邱深玉2，李样生2，余方新2，刘桂华2，陈楠2(1．南昌工程学院理学系，南昌330099；2．南昌大学材料科学与工程学院，南昌330031)摘要：研究了定向凝固生长的多晶硅线切割过程中在多晶硅片表面产生的线状缺陷的形貌特征及其形成机制。分别采用扫描电子显微技术和X射线衍射技术对多晶硅片线切割引起的线状缺陷的形貌特征及夹杂

2、物进行研究，结果表明：多晶硅片表面线切割过程中形成的线状缺陷是因SiC夹杂物的存在而引起的，当切割钢丝与多晶硅中的SiC夹杂物相遇时，在拉力作用下钢丝爬越SiC夹杂物，同时在SiC夹杂物的表面发生研磨现象，在多晶硅片表面留下线状缺陷。关键词：多晶硅；线状缺陷；线切割；夹杂物；太阳能中图分类号：TM615文献标识码：A序，对多晶硅片的表面质量有极为重要的影响。研0引言究发现多晶硅线切割过程中一些多晶硅片的表面有近年来由于一次性能源(如石油、煤炭等)的价时存在线状线缺陷，这些线状线缺陷导致多晶硅片格上涨及其资源短缺，光伏产业得到迅速发展。规不能用于太阳

3、电池的制造，而只能作为废料重新熔模化生产的商用太阳电池主要基于太阳级晶体硅材化铸锭，这样自然带来多晶硅片生产成本上升。通料，晶体硅包括单晶硅和多晶硅，目前晶体硅太阳电过对这些表面带有线状缺陷多晶硅片的显微观察，池约占全球市场份额的85％，远超过基于薄膜技术发现有一些夹杂物曲出现在这些线状缺陷中，因的太阳电池J。在晶体硅太阳电池中超过半数为多此有必要对这些夹杂物进行研究。本文选择表面含晶硅太阳电池，因此研究太阳能多晶硅材料对于光有线状缺陷的太阳能多晶硅片为样品，对其产生的伏产业的发展具有重要意义。原因、微观形貌进行较系统的分析和研究，研究结果太阳能多

4、晶硅片主要采用定向凝固(Directional将对太阳能多晶硅锭以及多晶片工艺的优化具有一Solidification)技术生产，首先将太阳级多晶硅原料定的参考价值。进行表面清洗，置于带氮化硅表面涂层的石英坩埚1实验方法中，并掺入一定量的硼作为P型半导体掺杂物；然后将石英坩埚置于气氛保护的高温炉中熔化，石英坩表面带有因线切割引起的线状缺陷的太阳能多埚的外围一般采用高强石墨作为保护，多晶硅熔化晶硅片样品取自于定向凝固多晶硅片生产厂家挑选一段时间后，通过移动热场或其他冷却方式使坩埚出来的废品，这些多晶硅片因含有上述线状缺陷而底部的温度首先得到降低，从而

5、使坩埚底部的硅首不能用于太阳电池的制造，往往作为回收料使用。先结晶凝固、生长，实现自下而上的生长直到顶部。多晶硅片经HF和HNO混合酸腐蚀完毕后，未被腐这样就得到太阳能多晶硅锭，在工业生产中，一块太蚀的夹杂物通过过滤收集，并采用x射线衍射阳能多晶硅锭的质量一般在250kg以上，多晶硅再(XRD，D8．Focus，Bruker)技术分析这些夹杂物的物经过线切割、清洗等工艺过程即制得用于太阳电池相结构。多晶硅片表面线状缺陷的微观形貌特征采的多晶硅片(Wafer)。用光学显微镜及扫描电子显微镜(SEM，FEIQuanta线切割过程是多晶硅片制造中的一道重

6、要工200)进行研究。为了研究多晶硅片表面线状缺陷的收稿日期：2010-06-09基金项目：国家自然科学基金(60844008)通讯作者：陈楠(1968一)，女，学士、讲师，主要从事功能材料方面的研究。nanchen@riCH．edu．cn5期邱深玉等：太阳能多晶硅片表面线状缺陷的形貌特征及形成原因805tivitvofSiCprecipitatesinmulticrystallinesolarsilicontions，2006，14(5)：443—453-『J]．PhysicaStatusSolidi，2007，2o4(7)：219O一『3]S~

7、ilandAK，OrelidEJ，EnghTA，eta1．SiCandSi3N4inclusionsinmuhicrystallinesiliconingots[J]．Materials2195．ZhangR，vanDykEE，RozgonyiGA，eta1．Investiga—ScienceinSemiconductorProcessing，2004，7(1-2)：tionofforeignparticlesinpolycrystallinesiliconusingin39—143．fraredmicroscopy[J]．SolarEnergyM

8、aterialsandSolar[4]ZhangLF，CiftjaA．Recyclingofsolarcellsilic。