N型直拉多晶硅中磷元素分布及电性能研究
发布时间：2022-10-19 16:07
多晶硅是太阳能光伏电池的重要基础材料之一,多晶硅片的组织结构和电学性能直接决定电池片的性能。N型直拉多晶硅可通过P元素掺杂进行电阻率调控,但在提拉长晶过程中存在P元素在固液界面的分凝和气液界面的蒸发两个过程,使其发生定向富集和挥发,导致P元素分布不均匀。硅棒中P元素的不均匀分布会直接影响硅片电阻率的稳定性,进而影响其电学性能,而目前对N型提拉多晶硅中掺杂元素P的传输和分布及其电性能的研究相对较少。因此,本文围绕N型直拉多晶硅中P元素分布,从界面分凝和蒸发传输两个角度分析了硅中P元素的分布及变化过程,推导出其分凝公式和传质系数。同时,研究了N型直拉多晶硅棒的电阻率和少子寿命特征,得到掺杂元素P含量变化对电性能的影响规律。本文研究结论主要如下:（1）N型直拉多晶硅中掺杂元素P含量随凝固比例的增大而增大,凝固比例为7.7%时P的含量为0.87 ppmw,凝固后期P元素逐渐富集,浓度超过2 ppmw。多晶硅棒横截面上P元素分沿径向稳定分布,波动较小。（2）通过计算,得到P蒸发过程的总传质系数为4.6×10-77 m/s,且总传质系数随温度升高而增大。综合考虑“分凝+挥发”...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 光伏太阳能电池的应用及发展
1.2 太阳能级晶硅的制备
1.2.1 晶硅性能的影响因素
1.2.2 晶硅的制备
1.2.3 直拉法制备太阳能级晶硅
1.3 P、N型硅的掺杂
1.4 N型硅的研究现状
1.4.1 N型晶硅的优势与不足
1.4.2 N型硅及电池的研究现状
1.5 本课题研究内容及路线
2 实验原理及分析方法
2.1 实验设备及材料
2.1.1 试验设备
2.1.2 实验材料
2.2 实验原理及方法
2.2.1 实验原理及参数设定
2.2.2 实验过程
2.3 样品制备及检测
2.3.1 切片及制样
2.3.2 检测流程及设备
3 直拉多晶硅的晶体形貌和元素分布
3.1 直拉多晶硅棒晶体形貌
3.1.1 晶体形貌观察
3.1.2 晶粒尺寸分析
3.2 直拉多晶硅棒的元素分布
3.2.1 轴向元素分布及分析
3.2.2 径向元素分布及分析
3.3 直拉多晶硅中P元素的分凝
3.4 直拉多晶硅中P的挥发传输
3.4.1 硅中元素的饱和蒸气压
3.4.2 直拉多晶硅中P元素蒸发传质
3.4.3 直拉多晶硅中P的传输
3.5 本章小结
4 直拉多晶硅的电性能分析
4.1 直拉多晶硅的电阻率
4.1.1 截面电阻率分布
4.1.2 P含量对电阻率的影响
4.1.3 晶体形貌与电阻率的关系
4.2 直拉多晶硅的少子寿命
4.2.1 截面少子寿命分布
4.2.2 晶体形貌与少子寿命的关系
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光伏发电应用的现状及发展[J]. 黄冰. 低碳世界. 2017(32)
[2]2025年前我国光伏发电可实现发电侧平价上网[J]. 舟丹. 中外能源. 2017(06)
[3]晶体硅电阻率控制的国内专利技术综述[J]. 李晓娜. 广东化工. 2017(07)
[4]冶金法制备太阳能级多晶硅的耦合除杂研究[J]. 李鹏廷,王凯,姜大川,任世强,谭毅,安广野,张磊,郭校亮,王峰. 无机材料学报. 2017(03)
[5]光伏“领跑者”计划继续发力的六大趋势[J]. 刘芳. 电气时代. 2016(08)
[6]类单晶硅与铸锭多晶硅的晶体质量差异性研究[J]. 张驰,常志祥,徐飞. 太阳能学报. 2016(07)
[7]铁杂质对真空定向凝固多晶硅电阻率的影响研究[J]. 张聪,魏奎先,马文会,高隆重,杨玺,戴永年. 真空科学与技术学报. 2016(07)
[8]非均匀热场条件下多晶硅定向凝固研究[J]. 朱徐立,洪永强. 人工晶体学报. 2015(08)
[9]多晶硅电池工艺参数控制的研究[J]. 赵燕娇,杨飞飞,王海刚. 山西化工. 2015(01)
[10]电阻率对N型单晶硅电池电性能影响的研究[J]. 贾琰,王振交,严慧敏,张光春,李果华. 硅酸盐通报. 2014(08)
博士论文
[1]硼磷补偿晶体硅的基本性质及其光伏应用研究[D]. 肖承全.浙江大学 2014
硕士论文
[1]铸造多晶硅的稳定掺杂及电性能研究[D]. 王凯.大连理工大学 2017
[2]冶金法多晶硅的晶体缺陷演变及电学性能研究[D]. 高隆重.昆明理工大学 2017
[3]太阳电池用晶体硅中缺陷及其与金属杂质相互作用行为的研究[D]. 朱海燕.浙江大学 2016
本文编号：3693675
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 光伏太阳能电池的应用及发展
1.2 太阳能级晶硅的制备
1.2.1 晶硅性能的影响因素
1.2.2 晶硅的制备
1.2.3 直拉法制备太阳能级晶硅
1.3 P、N型硅的掺杂
1.4 N型硅的研究现状
1.4.1 N型晶硅的优势与不足
1.4.2 N型硅及电池的研究现状
1.5 本课题研究内容及路线
2 实验原理及分析方法
2.1 实验设备及材料
2.1.1 试验设备
2.1.2 实验材料
2.2 实验原理及方法
2.2.1 实验原理及参数设定
2.2.2 实验过程
2.3 样品制备及检测
2.3.1 切片及制样
2.3.2 检测流程及设备
3 直拉多晶硅的晶体形貌和元素分布
3.1 直拉多晶硅棒晶体形貌
3.1.1 晶体形貌观察
3.1.2 晶粒尺寸分析
3.2 直拉多晶硅棒的元素分布
3.2.1 轴向元素分布及分析
3.2.2 径向元素分布及分析
3.3 直拉多晶硅中P元素的分凝
3.4 直拉多晶硅中P的挥发传输
3.4.1 硅中元素的饱和蒸气压
3.4.2 直拉多晶硅中P元素蒸发传质
3.4.3 直拉多晶硅中P的传输
3.5 本章小结
4 直拉多晶硅的电性能分析
4.1 直拉多晶硅的电阻率
4.1.1 截面电阻率分布
4.1.2 P含量对电阻率的影响
4.1.3 晶体形貌与电阻率的关系
4.2 直拉多晶硅的少子寿命
4.2.1 截面少子寿命分布
4.2.2 晶体形貌与少子寿命的关系
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光伏发电应用的现状及发展[J]. 黄冰. 低碳世界. 2017(32)
[2]2025年前我国光伏发电可实现发电侧平价上网[J]. 舟丹. 中外能源. 2017(06)
[3]晶体硅电阻率控制的国内专利技术综述[J]. 李晓娜. 广东化工. 2017(07)
[4]冶金法制备太阳能级多晶硅的耦合除杂研究[J]. 李鹏廷,王凯,姜大川,任世强,谭毅,安广野,张磊,郭校亮,王峰. 无机材料学报. 2017(03)
[5]光伏“领跑者”计划继续发力的六大趋势[J]. 刘芳. 电气时代. 2016(08)
[6]类单晶硅与铸锭多晶硅的晶体质量差异性研究[J]. 张驰,常志祥,徐飞. 太阳能学报. 2016(07)
[7]铁杂质对真空定向凝固多晶硅电阻率的影响研究[J]. 张聪,魏奎先,马文会,高隆重,杨玺,戴永年. 真空科学与技术学报. 2016(07)
[8]非均匀热场条件下多晶硅定向凝固研究[J]. 朱徐立,洪永强. 人工晶体学报. 2015(08)
[9]多晶硅电池工艺参数控制的研究[J]. 赵燕娇,杨飞飞,王海刚. 山西化工. 2015(01)
[10]电阻率对N型单晶硅电池电性能影响的研究[J]. 贾琰,王振交,严慧敏,张光春,李果华. 硅酸盐通报. 2014(08)
博士论文
[1]硼磷补偿晶体硅的基本性质及其光伏应用研究[D]. 肖承全.浙江大学 2014
硕士论文
[1]铸造多晶硅的稳定掺杂及电性能研究[D]. 王凯.大连理工大学 2017
[2]冶金法多晶硅的晶体缺陷演变及电学性能研究[D]. 高隆重.昆明理工大学 2017
[3]太阳电池用晶体硅中缺陷及其与金属杂质相互作用行为的研究[D]. 朱海燕.浙江大学 2016
本文编号：3693675
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3693675.html
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