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太阳电池用铸造多晶硅结构缺陷和杂质的研究

作者：周秉林

来源：《城市建设理论研究》2013年第14期

摘要：铸造多晶硅作为太阳能电池中的主要光伏材料，受到人们的广泛重视。但多晶硅晶体在生长的过程中不可避免的存在各种缺陷，加之多晶硅中存在氧、碳等杂质，制约了多晶硅电池的效率。因此，研究不同铸锭区域多晶硅材料的性能及其影响因素，是太阳电池与硅材料研究的一个重要课题。

关键词：太阳电池铸造多晶硅结构缺陷杂质

中图分类号：TM911.1 文献标识码：A 文章编号：

1引言

在替代能源中，应用最广泛的是直接从太阳能得到电的太阳电池，而铸造多晶硅作为最主要的光伏材料也引起人们的关注。但在铸造多晶硅晶体的生长过程中，不可避免的会有坩埚的玷污、硅料中已有的各种杂质污染以及热应力导致的各种缺陷。铸造多晶硅中常见的杂质主要是氧、碳及一些过渡金属，如铁、铬、镍、铜等。含有的晶体缺陷主要有晶界和位错两种。这些杂质和缺陷会在禁带中引入缺陷能级，具有很强的复合活性。这就制约了多晶硅电池的效率，使得多晶硅电池与单晶硅电池相比，效率较低。因此，研究不同铸锭区域多晶硅材料的性能及其影响因素，是太阳电池与硅材料研究的一个重要课题。特别是关于铸锭边缘低少子寿命区域的研究，对促进铸造多晶硅晶体生长，提高铸造多晶硅材料有效利用率有着非常重要的作用。

2 铸造多晶硅中的杂质及影响因素

铸造多晶硅是通过对硅原料进行重熔铸锭而成。硅原料主要有两种：其一，半导体工业制备单晶硅剩下的头尾料、锅底料以及没制备成功而产生的废料；其二，原生多晶硅与半导体工业废料或高纯金属硅按一定比例混掺，这是由于光伏产业的高速发展导致半导体工业边角废料生产的多晶硅远远不能满足需求，于是，有的企业便采取这种方式来获得生产电池用的多晶硅。

2.1 硅片的少子寿命及其影响因素

在一定温度下，处于热平衡状态的半导体材料中的载流子浓度是一定的。这

种处于热平衡状态下的载流子则称为平衡载流子，其浓度，称为平衡载流子浓度。