SRS法多晶硅定向凝固
发布时间:2013-02-25     来源: solarzoom
本文摘要: 定向凝固多晶硅锭,通过传统的移动加热的方法和新提出的一种叫做SRS的方法。1.介绍光伏市场正在持续增长,在2005年大概制造了1...

  当X<0.2时,THM15硅锭的少子寿命几乎和THM30和THM60硅锭是一样的。由于硅锭底部,铁的浓度和硅锭顶部几乎是一样的(见参考文献[10]),所以硅锭底部的少子寿命也同样受到铁元素的限制。

  当0.2<X<0.8时,THM15的少子寿命几乎和THM30是一样的。THM60的寿命和THM15THM30相比,低于三到四倍。但是,在X=0.4时,EPD在THM15硅锭和其他硅锭是一样的。这个结果表明,少子寿命在这个区域不仅仅被EPD限制。由于含铁杂质的程度随着加工时间的增长而增加,那么,在THM60的含铁量会比在THM30和THM15中要低。因此,铁并不是在这一区域的主要复合中心,限制少子寿命是其他元素和晶粒边界的结合。经过仔细观察,在THM60硅锭中,可以发现一块晶粒中包含5个晶粒。另一方面,这类晶粒结构在THM15和THM30中很难找到,这就表明晶粒边界极大的影响着THM60的少子寿命。

  关于替代碳浓度分布如图5(c)所示。由于硅里的碳的分凝系数是0.07,CS随着晶体的生长而增加。每块硅锭的Cs的增加都是在底部区域,但是要达到恒定的数值,那就表明Cs要达到一个溶解的限度。也就是我们所熟知的偏析系数与溶解限度有极大的相关性。由于有效偏析系数是随着生长的速率而改变的,所以溶解限度在每一个硅锭也会随之改变。当碳含量超过溶解度,碳化硅沉淀物就会形成,刺激一个新的晶粒的产生。除此之外,碳化硅的沉淀物可能损坏P-N结的电子质量,Bauer等人研究表明,碳化硅沉淀物在多晶硅锭中是高度导电的,电阻率为0.002Ωcm。在我们的实验中,在这个区域发现有很多类似针状的沉淀物,含有大量小晶粒。沉淀物集中分布在靠近在晶粒边界。采用X光能量散布仪进行成分分析,发现成分似乎是碳化硅和氮化硅。由于氮化硅沉淀物的源头是石英坩埚的涂层材料,所以氮化硅沉淀物的数量可以通过减少硅锭的体积来减少涂层的比例。因此,为了避免小晶粒的出现,减少碳化硅的沉淀是相当重要的。在晶体硅生长过程中,由于隔离导致硅液中碳浓度增加。然后,浓度边界层附近形成了固液界面,由于边界层的碳浓度高于大部分熔化的硅,碳化硅晶核形成的可能性上升,在Cs达到一定溶解限度,碳化硅就能在硅液中生长。不仅如此,本质的过冷可能出现在边界层上。它将导致部分硅在生长速率的浮动和多晶硅生长的增强。为了防止这类现象,减少边界层的碳的浓度是非常必要的。

  3.2.SRS法

  为了降低边界层的碳浓度,SRS方法就应运而生了。SRS法是将加热器上下往复运动如图3所示(b),当加热器向上移动,晶体生长的过程,加热器向下运动,是生长的部分晶体重新溶化的过程,由于碳浓度在再溶区是10倍甚至更多倍数的低于边界层,靠近固液界面的碳浓度下降。在加热器向下移动后,加热器将保持一个恒定的位置一段时间去消除热传导的延迟。通过重复这一系列程序,过冷在局部加热器传热率(向上运动)和有效的传热率分别为30和14毫米/小时。因此,当SRS硅锭的局部增长速率和THM30硅锭几乎是一样的。SRS硅锭的过程时间和THM15锭是一样的。

  图6显示了SRS锭的横截面。从比较图6和图4,很明显可以看到SRS法成功抑制了小颗粒的形成。图7显示了根据部分凝固的在SRS和THM锭的平均寿命的分布,EPD表示碳浓度。和THM15锭相比,SRS锭的平均寿命被提高了三到五倍。SRS锭的EPD比THM锭要低。另一方面,在传统方法的此类试验中,EPD对加热器转换率平衡的影响要小一些如图5(b)所示。这表明,在SRS锭中EPD的改善不仅仅由于增长速率,而是由于碳化硅沉淀物的减少。Cs在SRS锭中也低于其他THM锭。这一结果表明,SRS法减少了边界层的碳浓度边界层。
 


  

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