快速热处理对铸造多晶硅性能的影响

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多晶硅

第29卷　第5期

2008年　10月

材　料　热　处　理　学　报

TRANSACTIONSOFMATERIALSANDHEATTREATMENT

Vol.29　No.5October

2008

快速热处理对铸造多晶硅性能的影响

陈玉武

1,2

,　郝秋艳,　刘彩池,　赵建国,　王立建,　　丹

11111

(1.河北工业大学信息功能材料研究所,天津　300130;2.,天津　300384)

μ-PCD)、摘　要:采用微波光电导衰减法(扫描电镜等测试技术(RTP)),,其中在950℃、子寿命特性的影响。结果表明:(保温30s1050,,最大幅度达到初始寿命值的413

倍。另一方面,RTP温度下,随着保温时间的增加,硅片的少子寿命逐渐增大。关键词:铸造多晶硅;(RTP);　缺陷

中图分类号:TG13611　　　文献标识码:A　　　文章编号:100926264(2008)0520005204

Effectofrapidthermalprocessingonpropertiesofmulticrystallinesilicon

CHENYu2wu,　HAOQiu2yan,　LIUCai2chi,　ZHAOJian2guo,　WANGLi2jian,　WUDan

(1.InstituteofInformationFunctionMaterials,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China;

2.TianjinHuanOuSemi2condutorMaterialTechnologyCoLtd,Tianjin300384,China)

Abstract:Theeffectofrapidthermalprocessing(RTP)onminoritycarrierlifetimeandsurfacedefectmicrostructureofcastmulticrystallinesilicon

1,2

1

1

1

1

1

μwasinvestigatedbymicrowavephotoconductivedecay(2PCD)andscanningelectronmicroscopy(SEM).Itisfoundthattheminoritycarrier

lifetimedecreasesobviouslyformulticrystallinesiliconafterRTPattemperaturesfrom750℃to950℃,especiallyforthesampleannealedat950℃for30s.However,theminoritycarrierlifetimeincreasessharplywhentheRTPtemperatureis1050℃,andthelargestlifetimevalueis413timesthantheinitialvalue.Ontheotherhand,theminoritycarrierlifetimeisaffectedobviouslybyannealingtime,andtheminoritycarrierlifetimeincreasesasannealingtimeincreases.

Keywords:castmulticrystallinesilicon;theminoritycarrierlifetime;rapidthermalprocessing(RTP);defect

　　铸造多晶硅以较高的性价比成为最主要的太阳

电池材料。但与直拉单晶硅太阳电池相比,铸造多晶硅太阳电池的转换效率较低。究其原因,主要在于铸造多晶硅中存在着高密度的缺陷和高浓度的杂质,如晶界、位错、氧、碳、金属杂质等。氧是铸造多晶硅材料中最主要的杂质元素,如果氧处于间隙位置,通常

[1]

不显电学活性,然而一旦形成热施主,新施主和氧

[2,3]

沉淀,就会显著降低硅片的少子寿命值。铸造多晶硅中替位碳的浓度由硅锭底部向上不断增大,如果

17-3

最高浓度超过碳化硅沉淀的临界浓度8×10cm,高浓度的碳在铸造多晶硅中可能会形成碳化硅沉淀,诱生缺陷导致材料的电学性能变差。另外碳在晶体

[4]

生长过程中会促进氧沉淀的生成。研究表明,洁净

的晶界或位错等缺陷具有极弱的复合特性,但其它杂质缀饰这些缺陷后,晶界或位错等缺陷处的复合特性增强,金属元素和氧极易在位错处偏聚,多晶硅高密度位错区金属杂质的团聚引起了很高的少子复合,从而成为少数载流子的复合中心,使少子寿命降低,甚至会导致电池短路。因此,研究铸造多晶硅中的杂质、缺陷以及材料的电学性质有利于更好地了解铸造多晶硅材料的性能,提高铸造多晶硅太阳电池的转换效率。

μ本文用微波光电导衰减(2PCD)仪、扫描电镜研

究了RTP对铸造多晶硅片表面缺陷形貌以及少子寿命的影响。

1　实验材料及方法

收稿日期:　2007210211　修订日期:　2008201209

基金项目:　国家自然科学基金(50572022);河北省教育厅资助项目

),男,硕士研究生,从事半导体缺陷工程作者简介:　陈玉武(1981—

实验采用太阳电池用P型多晶硅片,厚度约为

16

μΩ 230m,电阻率为015～3cm,原始氧浓度低于10cm

-3

,碳浓度约为7153×10cm

17-3

,硅片切割为215cm

研究,E2mail:chenyuwu1981@。

通讯作者:　刘彩池:E2mail:ccliu@。

×215cm小片,然后用热的NaOH溶液腐蚀去除表面的机械损伤层。将样品化学抛光后依次用Ⅰ号液:ω

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