硅定向凝固过程中晶界对孪晶形成影响的分子动力学模拟研究

发布时间：2024-01-28 09:52

　　在当前光伏市场主流产品的多晶硅中,存在大量的晶界和孪晶界。终止于晶体内部的孪晶界会诱发位错的形成,降低多晶硅太阳能电池的光电转换效率。然而在硅定向凝固过程中,晶界和孪晶界的形成是否会相互影响,以及怎样的影响尚不十分清楚。为了进一步提高多晶硅的质量,本文通过分子动力学方法,采用Tersoff势函数描述硅原子间的相互作用力,模拟单晶、含随机晶界和含重合点阵晶界的双晶硅在不同温度下的凝固生长过程,考察晶界对硅凝固生长过程中孪晶形成的影响,结果发现:(1)硅晶体在凝固生长过程中会形成高密度的平行孪晶,贯穿晶粒或与其他缺陷相交,常以层错的形式出现。层错在形成过程中会出现两种结构组态:一种为位错环包裹层错的组态,另一种为两根平行位错夹着层错的组态。第一种组态的层错面在尺寸上存在一个临界值,当层错面小于该临界值时,层错在生长过程中将逐渐消失。我们对该临界值以圆的方式进行了估算,内禀层错圆的临界半径约为6.46nm;外禀层错圆的临界半径约为3.20nm。第二种组态中的层错存在一个平衡宽度,其值约为4.25nm。(2)对比单晶硅及含有随机晶界的双晶硅中孪晶含量,发现随机晶界促进了硅晶体中孪晶的形成。在三...

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图１．１定向凝固系统法多晶硅铸锭炉示意图［９］??由于多晶硅内部存在大量缺陷，严重影响了多晶硅太阳能电池的光电转化??

图１．３重合位置点阵示意图Ｗ??在多晶硅中，除了存在大量重合点阵晶界，还有许多晶界不能采用重合点阵??

图１．５三晶界交汇处的孪晶丨４２１??

图２．１金刚石结构单胞模型??

本文编号：3887546