本文摘要： 作者：特变电工新疆新能源股份有限公司 肖慧转、昝武、王冬 随着太阳能光伏产业的多样化，只要纯度达到6N以上的原料都可被用作太阳能电...

二、数据分析
    硅棒的电阻率大小和硅棒中杂质浓度含量有很大的关系，硅棒纵向电阻率的变化又和杂质元素的分凝效应与扩散有关，根据硅棒的凝固公式C_{s 头} ＝K_o C_o4，C_o是熔硅的初始浓度，掺杂计算时一般以硅棒头部的杂质浓度为准。掺杂后的熔硅中杂质原子总数等于掺杂元素的原子总数。K_o是杂质元素的分凝系数。正是因为有了这些因素，硅棒正常的纵向电阻率变化才如图1所示，电阻率的变化是头高尾低，因为是P型硅棒，空穴的浓度占主导地位。

    对于N型电阻率偏低的原料掺杂为P型硅棒，在硅棒的初始浓度时，因其自身有大量的电子存在，会与我们掺杂进去的空穴浓度进行中和，最终空穴浓度占主导地位，而成为我们所谓的P型硅棒。但是随着硅棒长度的增加，因为硼磷分凝效应的原因。它的杂质分凝效应在纵向电阻率变化中体现的更为明显，图3的反掺硅棒头部电阻率控制在P型3.05Ω·㎝，这根硅棒总长1350mm，尾部有435mm全部转为N型。从上图我们可以看出，反掺硅棒的纵向电阻率变化和正常硅棒的纵向电阻率变化是相反的，它是从低到高，达到一个高峰值，然后电阻率值突然下降。图3中第7个点之前的长度，硅棒的电阻率都为P型，在第7个点时电阻率值突然升高，这时硅棒已经转为NP型，当电阻率值过了第8个点时，硅棒已完全转为N型硅棒了，且为N型0.2Ω·㎝以下低阻，这样的变化主要是因为硼和磷的分凝系数，硼的分凝系数为0.8-0.9，磷的分凝系数为0.35，硼的分凝系数大于磷的。在P型硅棒中，由于电子浓度大量增加，空穴容易被电子复合，空穴浓度就会越来越少，少到电子浓度占主导地位时，半导体的导电类型就会改变。因此，在硅棒前部分主要是硼元素占主导地位，硼元素的浓度逐渐降低，而磷的分凝系数较小，硅棒中存在的不多，硅溶液中磷的杂质浓度要逐渐多于硼的杂质浓度，此时，磷的杂质浓度占主导地位，这种杂质浓度的相互补偿，导致了硅棒纵向电阻率如此变化的曲线。

    为了减少硅棒转型的长度，我们只要增加硅溶液中硼元素的杂质浓度含量，因此，我们把硅棒头部电阻率控制的更低，如图4所示。头部的电阻率控制在P型0.8Ω·㎝，虽然变化曲线和图3相似，但是它的高峰点却推迟一个点，所以这根硅棒长度1340mm，尾部只有185mm转为N型，这就是硅棒杂质补偿的原理。这种情况还要以硅棒转型的电阻率来定，如果太低是无法挽救的，低于0.1Ω·㎝以下的都无法挽救，而且这样摻杂生产出的硅片，转换效率衰减速度很快，不利于做成电池片。因为当采用P型掺硼（浅受主）硅片制作太阳能电池时，硅片中的高浓度反型（N型）杂质（如磷、砷、锑等浅施主）在室温下也早已激发电离（属于浅能级杂质），产生高浓度补偿（表观电阻率高），严重影响光生伏特效应。因此，为了光伏产业能够健康发展，使我们国家的光伏技术真正与世界接轨，不提倡使用反摻杂的方法生产太阳能级硅棒，只作为杂质补偿学术研究试验。

三、结论：
    通过对反掺硅棒电阻率的研究，我们更加清楚了硅中杂质浓度的变化，也更明白了杂质浓度之间的相互补偿的原理，更深刻的理解了分凝效应和电子与空穴的补偿原理。我们平时正常生产的硅棒偶尔也会出现大家常说的尾部反型，也是这样的原理，就是我们所使用的原料配比中，N型原料使用量过大，才会出现反翘的现象，只要适当改善原料配比就会解决反型的问题。也使我们更明白反掺硅棒给光伏行业带来的潜在的危害，在今后的生产中我们的行业也尽量杜绝这样的做法。