太阳能多晶硅锭中夹杂的分布特性及其成因

【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—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:β-SiC和β-Si_3N_4,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
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 绪论7-20
• 1.1 太阳能及其开发利用7-10
• 1.2 太阳电池的分类10-16
• 1.2.1 硅材料太阳电池10-14
• 1.2.2 薄膜太阳电池14-16
• 1.3 多晶硅锭中的夹杂、其危害与有关研究16-19
• 1.3.1 硅中的氧、碳、氮16-18
• 1.3.2 硅锭中夹杂的危害及其相关研究18-19
• 1.4 本课题研究目的和主要内容19-20
• 第2章 多晶硅锭中夹杂的物相与分布特性20-34
• 2.1 引言20-21
• 2.2 实验方法21-22
• 2.2.1 材料与试样21
• 2.2.2 夹杂的湿法提取21
• 2.2.3 分析方法21-22
• 2.3 结果与讨论22-33
• 2.3.1 硅锭中夹杂的物相22-28
• 2.3.2 多晶硅锭中夹杂的宏观分布28-29
• 2.3.3 多晶硅锭中夹杂的微观分布29-33
• 2.4 小结33-34
• 第3章 碳化硅夹杂分布特性的成因研究34-46
• 3.1 引言34-35
• 3.1.1 液态硅的黏度和 SiC在硅熔体中的沉降分析34
• 3.1.2 硅锭内部出现夹杂的原因34-35
• 3.2 实验方法35-37
• 3.2.1 材料与试样35
• 3.2.2 实验方案35-37
• 3.2.3 分析方法37
• 3.3 结果与讨论37-45
• 3.3.1 碳化硅在硅熔体中的沉降动力学研究37-42
• 3.3.2 碳化硅的固相形成与长大研究42-45
• 3.4 小结45-46
• 总结46-48
• 主要研究结论46
• 待解决的问题46-48
• 致谢48-49
• 参考文献49-54
• 攻读学位期间的研究成果54

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