定向凝固多晶硅锭夹杂分布研究毕业论文

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1、密级：NANCHANGUNIVERSITY学士学位论文THESISOFBACHELOR（20**—20））年）题目定向凝固多晶硅锭夹杂分布研究学院：材料科学与工程系材料科学与工程专业：材料科学与工程(金属材料方向)班级：金属材料****班学号：***2103**学生姓名：******指导教师：******起讫日期：20**.3.*——20**.6.*目录摘要IAbstractII1引言11.1太阳能电池多晶硅的研究背景11.2太阳能多晶硅的国内外现状11.3问题的提出及本文的研究内容42实验方法52.1

2、实验材料、试剂及仪器52.2实验步骤53结果与讨论73.1定向凝固多晶硅锭中夹杂的物相的确定73.2夹杂物在定向凝固多晶硅中分布特征的确定103.3定向凝固多晶硅中C、N来源及碳化硅、氮化硅形成条件分析113.4夹杂丛生模型143.5夹杂富集在表面层的原因的分析163.6多晶硅中部的夹杂产生原因的分析164结论18附录19附录1碳化硅、氮化硅形成热力学的matlab分析19附录2夹杂动力方程的详细推导过程20附录3对实践生产提出的几个建议22参考文献24致谢26定向凝固多晶硅锭夹杂分布研究摘要光电转换材

3、料绝大多数都采用多晶硅。多晶硅铸锭中的杂质颗粒严重影响其光电转换率和加工性能，其中碳化硅和氮化硅夹杂颗粒的存在威胁到硅片线切割过程，成为造成硅片切割时线中断的主要原因之一，同时也严重影响了线切割硅片的表面质量。我们采用金相显微仪、X射线衍射仪和扫描电镜－特征X射线能谱仪等先进仪器，采用溶解硅基体后沉淀萃取夹杂颗粒的方法，分别对定向凝固多晶硅铸锭中各个部分进行了夹杂分析。分析结果表明，硅铸锭中夹杂的物相主要有两种：β-SiC和β-Si3N4，其中β-SiC的数量较多，且前者的形貌呈不规则块状，而后者的形貌

4、则呈平直杆状。同时还发现硅锭的顶部表面附近夹杂高度富集，但内部仍有大于50微米的较大的碳化硅夹杂颗粒偶尔出现。在此基础上结合凝固动力学，讨论夹杂颗粒分布特征的形成原因。本文结论为实践生产中进一步提纯多晶硅锭和改进铸锭的切割工艺奠定了理论基础。关键词：太阳能电池；多晶硅；碳化硅；氮化硅；杂夹分布Studyondistributionofinclusionsindirectionallysolidifiedmulti-crystallinesiliconingotforsolarcellsAbstractA

5、tpresent,MajorityPhotoelectricconversionMaterialismulti-crystalline.Andinthemulti-crystallineingot,thereareallkindsofhardinclusions,whichcanbadlyaffectthePVconversionefficiency,andmachiningfunctionofthematerials.Amongtheinclusions,siliconcarbideandsilico

6、nnitrideaffectthesurfacequalityofSiwafersonthewiresawingprocess,andtheyarealsotwoofthemainreasonsoncausingwirebrokenwhensawing.Weusedsomeadvancedinstruments(suchasMetallographicMicroscope,X-RayDiffract-meter,ScanningElectronMicroscopeetc.)toobservethesam

7、plesanddissolvedsomepartsoftheMulti-crystallineingotandreceivedsomehardinclusions,thenanalyzedtheinclusionsineachpartsoftheingotofdirectionalsolidification.Theresultsshowedthattherearetwokindsofmaininclusionsintheingot,theyareβ-SiCandβ-Si3N4.Andthereismo

8、reβ-SiCthanβ-Si3N4andtheappearanceofβ-SiCareirregularnubblyparticles,buttheappearanceofβ-Si3N4isstraightnemaline.Besides,theresultsshowedthattheinclusionsalwayshighlyenrichednearthetoplayeroftheingot,butoccasionallywecanfi