冶金多晶硅的電學(xué)性能研究.pdf

1、太陽(yáng)能電池中使用的硅材料，不論其在工作時(shí)處于何種晶體類(lèi)型，其原材料都是高純多晶硅，純度在6N(99.9999％)以上。目前普遍認(rèn)為采用冶金法，使用廉價(jià)的工業(yè)硅制備太陽(yáng)能級(jí)多晶硅是大幅度降低太陽(yáng)能電池成本的途徑之一。本文中的冶金多晶硅即由冶金法制備的多晶硅材料。 太陽(yáng)能電池中使用的多晶硅除了對(duì)純度有一定要求之外，電阻率的高低也是最重要的性能參數(shù)之一，一般情況下，其數(shù)值應(yīng)在0.5-6Ω·cm之間，而且對(duì)于其均勻程度也有要求。由于雜質(zhì)

2、分布不勻，電阻率也不均勻。電阻率均勻性包括縱向電阻率均勻度、斷面電阻率均勻度和微區(qū)電阻率均勻度，它直接影響器件參數(shù)的一致性和成品率。電阻率是多晶硅材料最重要的參數(shù)之一，本文利用四探針電阻率測(cè)試儀、金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)、能譜分析(EDS)、X射線衍射儀(XRD)等設(shè)備，從密度、晶粒尺寸、組織形態(tài)、化學(xué)成分、高溫?cái)U(kuò)散金屬雜質(zhì)(鐵、鈷、鎳、銅、錳、鋁、鋅)到多晶硅晶內(nèi)及晶界析出物等方面對(duì)冶金法制備

3、的多晶硅的電學(xué)性能進(jìn)行了研究。 研究結(jié)果表明：(1)不同熔煉方式導(dǎo)致多晶硅的密度不同，高密度的多晶硅材料禁帶較窄，故電阻率較小。(2)3-4N純度的多晶硅的電阻率對(duì)于不同的組織狀態(tài)十分敏感，電阻率隨晶粒度增加而減小，且沿柱狀晶方向電阻率較大；2N和6N多晶硅電阻率對(duì)于組織狀態(tài)并不是十分敏感。(3)金屬雜質(zhì)按照對(duì)多晶硅電阻率的影響可分為三類(lèi)：一類(lèi)以鐵、鈷、鎳為代表，此類(lèi)雜質(zhì)含量超過(guò)固溶度以后形成析出相，在多晶硅高溫快速冷卻至室溫時(shí)