定向凝固多晶硅锭位错特性研究

发布时间：2017-05-12 03:01

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【摘要】：铸造多晶硅的用量在整个光伏行业中占据了优势地位,但是多晶硅太阳电池的转换效率一般总低于单晶硅太阳电池,这主要是由于多晶硅中存在较多位错等晶体缺陷。本文在研究建立晶体硅中位错刻蚀分析与统计计算方法的基础上,就定向凝固多晶硅锭中位错的微观与宏观分布,以及它们对晶体硅电学性能的影响进行了研究,还对业界最新推出的定向凝固准单晶硅材料中的位错分布特性进行了初步研究。在位错刻蚀分析方法的研究中,我们发现抛光刻蚀深度为硅片位错刻蚀分析效果的决定性因素,当抛光刻蚀深度大于19μm时,可以去除损伤层对位错密度大小的影响,而当抛光腐蚀深度大于45μm时,观测面可以变得很平整,通过多次实验我们建立起一套位错刻蚀分析规范。随后的位错特性研究结果表明：定向凝固多晶硅锭中的硅片试样内部位错分布特征多种多样,有的晶粒内部位错密度很高,而与之相邻的晶粒内部位错密度却很低,有的位错腐蚀坑垂直于孪晶界排列,还有的依附于晶界附近分布。在整个多晶硅锭中,位错密度表现为在硅锭底部处最低,沿着晶体凝固方向往上,位错密度逐渐升高,在硅锭顶部处位错密度达到最大值,顶部区域的平均位错密度是底部区域的平均位错密度的4-5倍。而在硅锭同一水平横截面上的位错密度大体在同一数量级,底部横截面位错密度偏差很小,中部横截面和顶部横截面的位错密度有时会存在一些差异。位错对晶体硅片电学性能的影响较为明显,位错密度高的区域,少子寿命和电阻率通常都表现的较低,反之,少子寿命和电阻率通常都表现的较高。准单晶硅片中单晶与多晶的交界区域位错密度最高,局部多晶区域位错密度有时反而较低,其单晶区域内并不具有完整的晶格结构,而是存在着较高密度的位错,甚至会出现由网状分布位错形成的亚晶界。
【关键词】：定向凝固 多晶硅锭 准单晶硅片 抛光刻蚀 位错密度
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O782
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 硅晶太阳电池工作原理及其对晶体硅材料的要求8-9
• 1.2 位错缺陷对硅晶体光伏应用性能的影响9-10
• 1.3 定向凝固多晶硅锭的生产技术10-11
• 1.4 定向凝固多晶硅锭中的位错的来源及特性11-12
• 1.5 定向凝固多晶硅锭位错的研究背景及现状12-15
• 1.6 本论文的研究目的和主要研究内容15-16
• 第二章 多晶硅片中位错刻蚀显示分析方法的研究16-26
• 2.1 引言16-17
• 2.2 实验方法17-18
• 2.2.1 实验样品及试剂17
• 2.2.2 实验仪器17
• 2.2.3 实验过程17-18
• 2.3 结果与讨论18-25
• 2.3.1 抛光液平均腐蚀速率和抛光试样微观形貌18-20
• 2.3.2 硅片表面抛光效果20-21
• 2.3.3 不同刻蚀液的刻蚀效果比较21-23
• 2.3.4 刻蚀时间对刻蚀效果的影响23
• 2.3.5 抛光腐蚀深度对刻蚀显示的位错密度的影响23-24
• 2.3.6 多晶硅锭位错密度实测应用24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 定向凝固生长多晶硅锭中位错特性研究26-43
• 3.1 引言26-27
• 3.2 实验方法27-29
• 3.2.1 实验样品及试剂27-28
• 3.2.2 实验仪器28
• 3.2.3 实验过程28-29
• 3.3 结果与讨论29-41
• 3.3.1 多晶硅锭中纵向位错分布特征及密度大小29-33
• 3.3.2 多晶硅锭中同一横截面上位错分布特征及密度大小33-34
• 3.3.3 多晶硅锭内部硅片中位错分布特性34-37
• 3.3.4 多晶硅锭内部硅块中位错分布特性37-39
• 3.3.5 多晶硅锭中位错对电学性能的影响39-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 定向凝固生长准单晶硅锭中硅片位错特性的研究43-52
• 4.1 引言43-45
• 4.2 实验方法45-46
• 4.2.1 实验样品及试剂45-46
• 4.2.2 实验仪器46
• 4.2.3 实验过程46
• 4.3 结果与讨论46-50
• 4.3.1 准单晶硅片中位错的分布特征46-48
• 4.3.2 准单晶硅片中位错与亚晶界的关系48-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 总结52-54
• 5.1 主要的研究结论52-53
• 5.2 本课题的创新之处53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59
• 攻读学位期间的研究成果59

【参考文献】

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