高效多晶硅鑄錠技術(shù)探究范文

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《連鑄》2017年第5期

摘要：多晶硅鑄造過程中出現(xiàn)了大量雜質(zhì)和缺陷，造成了多晶硅少子壽命降低。位錯(cuò)是常見的缺陷，極大影響了多晶硅的質(zhì)量。本文結(jié)合多晶硅鑄造過程中遇到的問題，重點(diǎn)研究不同形核材料、長(zhǎng)晶界面及長(zhǎng)晶過程中溫度梯度對(duì)位錯(cuò)的影響，以提高高效多晶硅片的轉(zhuǎn)換效率。

關(guān)鍵詞：形核材料；長(zhǎng)晶界面；溫度梯度；位錯(cuò)

0引言

多晶硅太陽(yáng)電池因較高的光電轉(zhuǎn)換效率及較低的成本等優(yōu)勢(shì)占據(jù)光伏行業(yè)的主要份額[1]。鑄造多晶硅是多晶硅太陽(yáng)電池制作過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。影響多晶硅硅片質(zhì)量的因素主要有雜質(zhì)、晶界和位錯(cuò)[2]，雜質(zhì)的來源主要與原料的純度及制備過程中雜質(zhì)的引入有關(guān)[3]，而晶界和位錯(cuò)的繁殖與多晶硅錠的形核及長(zhǎng)晶過程息息相關(guān)[4,5]。本文在進(jìn)行多種材料形核研究的基礎(chǔ)上，對(duì)高效多晶硅鑄錠技術(shù)的位錯(cuò)影響因素進(jìn)行了研究。

1試驗(yàn)過程

1.1不同形核材料對(duì)晶粒和效率的影響

本文選用5種原材料，A樣品為非高純高效石英材料，B樣品為高純高效石英材料，C樣品為碳化二氧化硅材料，D樣品為碳化硅材料，E樣品為硅碎片材料。A、B、C、D樣品在熔化階段使用的是同一種全熔工藝，E樣品在熔化階段使用的是半熔工藝，所有樣品的長(zhǎng)晶階段使用統(tǒng)一的長(zhǎng)晶參數(shù)配方。原材料通過處理后，形成5種形核材料a、b、c、d、e，這5個(gè)樣品來自同一多晶鑄錠爐的中間硅塊，截面為尾部向上55mm處。

1.2長(zhǎng)晶界面的影響

在多晶硅鑄錠過程中，陰影線可標(biāo)示出當(dāng)時(shí)晶粒生長(zhǎng)的界面情況。為了研究長(zhǎng)晶界面對(duì)位錯(cuò)的影響，我們進(jìn)行了熱場(chǎng)改造控制，使多晶硅鑄錠爐臺(tái)形成左低右高的熱場(chǎng)界面。從G6大錠中選取13#～18#硅塊，紅外圖中陰影線左端坐標(biāo)為160mm，右端坐標(biāo)為222mm，兩端差值達(dá)62mm，液面高低水平差距較大，13#的熱場(chǎng)溫度比18#熱場(chǎng)溫度要高得多。13#硅塊出現(xiàn)晶粒斜向坩堝面生長(zhǎng)的情況，而18#硅塊則是出現(xiàn)晶粒從坩堝面傾斜向大錠內(nèi)部生長(zhǎng)的情況，從對(duì)應(yīng)的少子圖低少子區(qū)域分布看也有類似的傾斜情況。

2結(jié)論

在同一熱場(chǎng)、相同工藝、尾部晶粒水平一致的情況下，不同的形核材料對(duì)高效多晶鑄錠硅片的位錯(cuò)與效率影響不明顯。相同的多晶硅錠，不同位置表現(xiàn)出的位錯(cuò)差異與長(zhǎng)晶固液面的平整度有關(guān)。平整的固液面有利于高效多晶硅錠的垂直生長(zhǎng)和硅片位錯(cuò)減少。在同一熱場(chǎng)、尾部晶粒水平一致的情況下，適當(dāng)?shù)乜s小鑄錠工藝中TC1與TC2溫差，放緩該溫差的增長(zhǎng)速率，可抑制硅錠中位錯(cuò)的繁殖。

作者：常傳波；楊振邦；袁聰；唐駿 單位：榮德新能源科技有限公司