定向凝固法制备多晶硅铸锭的结构与性能研究

发布时间：2017-11-03 17:19

  本文关键词：定向凝固法制备多晶硅铸锭的结构与性能研究

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【摘要】：多晶硅是光伏市场制备电池的主要原材料之一,硅片质量的好坏关系着太阳能电池的转换效率,改善晶体生长技术来控制形核及生长,进而减少晶体生长过程中的缺陷显得尤为重要。为此,本文采用定向凝固法生长多晶硅铸锭,借助金相显微镜、微波光电导衰减法μ-PCD、四探针电阻率测试仪和电子背散射衍射EBSD等检测手段分别对多晶硅铸锭的微观形貌、晶体取向、电学性能及晶界类型进行了表征分析。结论如下：1、进行下拉速率实验,选取下拉速率为：5μm/s、10μm/s、15μm/s、20μm/s。研究结果表明：优化后的下拉速率是15μm/s,在此条件下,侧壁晶核大部分被底部垂直生长的晶核吞并,整体柱状晶生长明显,晶粒尺寸大且均匀,位错密度较低：5.5～7.98×103cm-2,电学性能较优,少子寿命：0.91～1.72gs,电阻率值：0.56～0.76Ω·cm。该条件下硅锭的晶面取向从底部至顶部都出现了择优化：(101)→(110)→(111),这些晶面极易出现孪晶晶界,对应的∑3晶界比例也相对要高,分别为：底部45.5%,中部37.48%,顶部49.56%。2、进行熔炼温度实验,选取熔炼温度为：1420℃、1470℃、1520℃、1570℃、1620℃。研究结果表明：随熔炼温度升高,晶粒轴向生长的现象较为明显,电阻率也在升高,但继续升高温度,只会使硅锭底部发生重融和顶部发生龟裂的结果,因而1520℃条件较适合制备多晶硅铸锭,晶粒呈聚拢型生长,利于排杂,且其晶面取向是(111),易产生重合位置点阵晶界,该条件下的电阻率在0.65～0.81Ω·cm之间,且其少子寿命较高,数值为0.75～1.19μs。3、进行不同坩埚底部形状实验,选取形状为：锥底、凹底、平底、凸底坩埚。研究结果表明：锥底坩埚在凝固初期能够给硅锭提供较好的形核生长条件,只需要很小的过冷度就能形核并生长,并且这样的有利条件会随着底部锥形结构越明显,更有利于将杂质往边缘富集,使硅锭中间区域位错很少,边缘区域有大量的位错排,可以有效改善其电学性能,电阻率：0.62～0.81Ω·cm,少子寿命：1.1～1.75μs。而凸底坩埚条件下,电阻率值最低：0.12-0.53Ω·cm,少子寿命整体较低：0.3～0.7μs。实验结果与它的坩埚结构紧密相关,凸底坩埚并不适合多晶硅铸锭生长,整个生长并不稳定。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O78;TM914.4

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本文编号：1137163