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冶金多晶硅的电学性能研究

张伟娜

   太阳能电池中使用的硅材料,不论其在工作时处于何种晶体类型,其原材料都是高纯多晶硅,纯度在6N(99.9999%)以上。目前普遍认为采用冶金法,使用廉价的工业硅制备太阳能级多晶硅是大幅度降低太阳能电池成本的途径之一。本文中的冶金多晶硅即由冶金法制备的多晶硅材料。 太阳能电池中使用的多晶硅除了对纯度有一定要求之外,电阻率的高低也是最重要的性能参数之~,一般情况下,其数值应在0.5-6Ω·cm之间,而且对于其均匀程度也有要求。由于杂质分布不匀,电阻率也不均匀。电阻率均匀性包括纵向电阻率均匀度、断面电阻率均匀度和微区电阻率均匀度,它直接影响器件参数的一致性和成品率。电阻率是多晶硅材料最重要的参数之一,本文利用四探针电阻率测试仪、金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等设备,从密度、晶粒尺寸、组织形态、化学成分、高温扩散金属杂质(铁、钴、镍、铜、锰、铝、锌)到多晶硅晶内及晶界析出物等方面对冶金法制备的多晶硅的电学性能进行了研究。 研究结果表明:(1)不同熔炼方式导致多晶硅的密度不同,高密度的多晶硅材料禁带较窄,故电阻率较小。(2)3-4N纯度的多晶硅的电阻率对于不同的组织状态十分敏感,电阻率随晶粒度增加而减小,且沿柱状晶方向电阻率较大;2N和6N多晶硅电阻率对于组织状态并不是十分敏感。(3)金属杂质按照对多晶硅电阻率的影响可分为三类:一类以铁、钴、镍为代表,此类杂质含量超过固溶度以后形成析出相,在多晶硅高温快速冷却至室温时在表面析出,并吸附其他金属杂质在表面一起析出,杂质析出后对电阻率的影响较小;一类以铜和锰为代表,此类杂质在多晶硅中多以沉淀相存在,即使高温快速冷却也不易在多晶硅表面析出,而是留在晶体内部,对电阻率的影响较大;第三类是以铝和锌为代表,此类杂质不会形成沉淀物新相,对电阻率的影响非常复杂。……   
[关键词]:多晶硅;电学性能;冶金法
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2008年
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