太陽電池用鑄造多晶硅結構和雜質的研究.pdf

1、鑄造多晶硅因其具有較高的性能和較低的成本而超越單晶硅成為目前太陽電池最重要的原材料。與直拉單晶硅相比,鑄造多晶硅中含有更多雜質和缺陷,這些雜質和缺陷會顯著降低硅片的少子壽命。特別是在靠近坩堝的鑄錠邊緣,受到坩堝污染和晶體生長熱場的影響,晶體質量較差,在切去邊皮后,仍舊存在低少子壽命帶。這使邊角錠的應用受到了限制,降低了多晶硅錠的有效利用率。因此急需了解多晶硅錠邊緣區(qū)域形成低少子壽命帶的原因,此種低少子壽命帶能否通過吸雜等技術手段提高壽命

2、值,以及低少子壽命區(qū)對最終制得的太陽電池效率有何影響等一系列問題。這一系列問題的研究和闡明對多晶硅邊角硅片的產(chǎn)業(yè)化具有重要的意義。
　　 本文首先利用微波光電導衰減儀(micro-PCD),電感耦合等離子體質譜(ICP-MS),傅立葉紅外分光光譜儀(FTIR),以及光學顯微鏡(OM)等測試手段,對不同區(qū)域的多晶硅片進行了系統(tǒng)的表征。并在此基礎上,著重研究了鑄錠邊緣低少子壽命區(qū)形成的原因。實驗結果表明:受到低少子壽命區(qū)的影響,邊角

3、硅片的平均少子壽命較中間硅片低;低少子壽命區(qū)中的間隙氧、替位碳和其它金屬雜質的濃度與其它高壽命區(qū)中的濃度差不多,而Fe-B的含量卻顯著高于其它區(qū)域;低少子壽命區(qū)中的位錯密度顯著低于其相鄰區(qū)域。因此,高濃度的Fe-B對是造成低少子壽命區(qū)形成的主要原因,而低少子壽命區(qū)中的低位錯密度則促進了Fe多以Fe-B對的形式存在于低少子壽命區(qū)中。
　　 在此基礎上,通過常規(guī)電池制造工藝,本論文制得了邊角片太陽電池和中間片太陽電池。I-V測試表明

4、,兩類電池的電池性能參數(shù)相差不大,效率均為16％左右。且光誘導電流(LBIC)測試顯示,經(jīng)過電池制造工藝后,邊角硅片中少子擴散長度的分布趨于均勻,原低少子壽命區(qū)的影響基本消失。
　　 為了進一步研究提升邊角硅片性能的關鍵工藝,本論文通過模擬太陽電池工藝中P吸雜,H鈍化和Al吸雜三個過程,研究了三個主要工藝過程對低少子壽命區(qū)的影響。結果顯示:磷吸雜和氫鈍化可以顯著地提高硅片質量,并使材料質量趨于均勻。相對而言,快速熱處理(RTP)