铸造多晶硅的研究进展

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铸造 多晶硅 的 研 究 进 展 席 珍 强 等
铸 造 多 晶硅 的 研 究 进 展
席珍 强
杨德仁
'
陈
,
君
浙 江 大 学 硅材 料 国 家重 点 实验 室 杭 州
摘要
.
近 年 来 由 于 低 成 本 和 高 效 率 的 优 势 铸 造 多晶 硅 成 为 最 主 要 的 光伏 材 料 之 一 现 在 其 铸造 工 艺 相 对 成
,
,
,
.
熟 对材料的缺 陷 和 杂 质 的研 究
, ,
日 趋深化
吸 杂 钝 化 及 表 面 织 构 化 等 枝 术 的 应 用 显 著 地 改 善 了材 料 的 电 学 和 光 学 性
.
,
能 实 验 室 水平 上 用 铸 造 多晶 硅 材 料 制 成 的 太 阳 电 池 的 转 换 效 率 高达 究现 状 和 存 在 的 问 题 展 望 今 后 的 发 展 方 向
.
本 文 详 细 阐 述 了铸 造 多晶硅 材 料 的 研
关键词
铸 造 多晶 硅
缺 陷 和 杂质
电学性能
飞
,
一
,
,
.
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〔
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,
一
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,
,
,
引言
以 光 伏 材料 为 基 础 所 制 得 的 太 阳 电 池 直 接 将 太 阳 能 转 化
同 时 其 内部 存 在 大 量 的缺 陷和 杂 质 从 而 导 致 它 的 电学 性 能
,
低 于 单 晶 硅 材 料 可 是 近 年 来 通 过 对 铸 造 工 艺 的 改进 对 材 料
,
.
内部 缺 陷 和 杂 质 的 深 入 研 究 吸 杂 钝 化 以 及 表 面 织 构 化 等 技
,
,
为电能 这 被 公 认 为解 决 能 源 和 环 境 问 题 最 有 效 的 途 径 之 一
,
.
术 的 提 出 和 应 用 使 多 晶 硅 材 料 的 电 学 光 学 性 能 有 了明 显 的
,
,
自
年 贝 尔实验 室 研制 出 第一 块 太阳 电 池 以 来 硅 材料
,
,
,
改善 从 而 使 铸 造 多 晶硅太 阳 电池 的转 换 效 率 也 得 到 了 迅 速
,
特别是 单 晶 硅 就 作 为 最 主 要 的 光 伏 材 料 这 是 基 于 硅 元 素
丰富的 储 量 微 电 子 工 业 所 积 累 的 先 进 技 术 等 优 点 晶硅 太阳 电 池 的 成 本 较 高 目 前 其 售 价 约 为
此其高成本 成 为大 规 模
实 用 化 的 障碍
出现逐 渐 打破
"
.
的提 高 从 所示
.
,
年的
提高 到
年的
环 如图
,
.
然而 单
,
,
,
美元
,
因
.
年 代铸造 多 晶 硅 的
,
姗
. .
单晶 硅 材 料 长 期

铸造多晶硅的研究进展

垄断 的地 位 它 以 高 的 性 能
在
,
'"
价格 比 不 断 排 挤 单 晶 硅 市 场
为
.
年 代末 其 市 场 占 有 率 仅
,
求 ) ( 琐 戴 哥 撰
.
丫
.
左右 而 到 了
,
,
年 其 占有 率 就 高 达
所示
"
.
成 为最
.
主要 的光 伏 材 料 如 图
.
卜
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年
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份
图
铸造 多 晶 硅 太 阳 电 池 转换效 率 的 变 化
,
单 晶硅
本 文 将 从 铸 造 工 艺 体 内性 质及 表 面 处理 三 个方 面 阐述
多晶 硅 材 料 的 发 展 现 状 存在 问题 及 未 来展 望
图
,
.
年 各种 光 伏 材 料 在 市 场 上 的 占有 率情 况
,
铸造 工艺 及 改进
原始工艺
同 单晶 硅 材料 一 样 铸 造 多 晶 硅 具 有较 小 的 光 吸 收 系 数
片
本文 受 到 国 家 自然 科 学 基 金
,
教 育 部 优 秀 青 年 教 师 基 金 和 教 育 部 博 士 点 基 金 资助
1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
http://www.77cn.com.cn
材料导报
年
, ,
年
月第
,
卷第
期
公 司 首 创 了浇 铸 法 制 多 晶 硅 材 料 一
.
,
其
,
碳 作 为 铸造 多 晶 硅 中的 另 外一 种 杂 质 主 要 来源 于 石 墨 塔 涡 的砧污
,
后 许 多 研 究 小 组 先后 提 出 ' 多种 铸 造 工 艺川 这 些 铸 造 工 艺
主 要 分 为两 种方 式 一 种方 式是 在 一 个石 英钳 涡 内将 多晶 硅
.
处 于 替 代 位 置 上 的 碳 对 材 料 的 电 学性 能 并 无 影
,
响 但 是 当 碳 的 浓 度 超 过 其 溶 解度 很 多 时 就 会 有
沉淀生
,
熔 化 而 后 浇 铸 到 石 墨 模 具 中 另 一 种方 式 是 在 同 一 个 柑 祸 内 熔 化 后 采 用 定 向 凝 固 的 方 法 制造 多 晶 硅
.
,
,
成 诱生缺 陷 导 致材料 的 电学 性 能 变差
时
,
,
'
〕
.
.
在快速 热 处理
同 氧 一 样 碳在
,
.
其 中后 一 种 方 式 所
, ,
一
共 同 吸 杂效 果 明 显 依 赖 于 碳 的 浓 度
,
制 出 的 多 晶 硅 质 量 较 好 用 定 向凝 固 法 制 多 晶 硅 的 原 理 是 严 格 控 制 垂 直 方 向上 的 温 度 梯 度 使 固 液 界 面 尽 量 平 直 从 而 生
长 出 取 向较 好 的 柱
状 多 晶 硅 其 电学 性 能 均 匀 曰 与 单 晶 硅 小
,
.
多 晶 硅 中 的 行 为 十 分 复 杂 有 关 它 们 对 材料 电学 性 能 的 影 响
需 要进 一步 的研 究
.
多晶 硅 中 的 过 渡 族 金 属 元 素
在 硅 材 料 中 过 渡

铸造多晶硅的研究进展

族 金 属 由 于 有 着非 常 大 的 扩 散 系 数 如
,
同 铸造 出 的 多晶 硅 呈 长 方 体 除 去 极 少 量 的 边 角料 再 采 用
, ,
,
线 切 割 昂 贵 的 材 料 损 失 就 少 多 了 其 成 本 自然 很 低
尾 料 所 以 其体 内的 杂 质 含 量 很高
,
.
,
,
.
表
'
所示
,
所 以 除 了从 原 材 料 带 入 这 些 杂 质 外 在 以 后 的
,
.
由 于 制 造 铸 造 多 晶 硅 的 原 料 主 要 为微 电 子 工 业 剩 下 的 头 表
,
电池 制 作 工 艺 中也 不 可 避 免 地 会 引 入 这 些 杂 质 中 铜 和 镍 的
,
列 出 了 铸造 多 晶 硅
,
,
扩 散 系 数 较 大 即 使 淬 火 它 们 也会 形 成 沉 淀 而 不 溶 解 在 硅 晶 格中
,
,
,
中杂 质 的 大 致 含 量
产 成 本增 加
.
.
其 次 铸 造 过 程 中产 生 大 量 的 应 力 可 能
,
,
.
铁 和铬 的 扩 散 系数 相对 较 小 但 是 在慢 速 冷 却热 处 理
.
,
导 致 大 量位错产 生 还 有 采 用 这 种 工 艺 柑锅 只 能 用 一 次 生
时 依 然 有 大 部 分 形 成 沉 淀 …… 此处隐藏：12358字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……