太阳能多晶硅锭中硬质夹杂和其形成.pdf

第32卷第1期 南昌大学学报(理科版) V01．32No．1 of Feb．2008 2008年2月 Journal University(NaturalScience) Nanchang 文章编号：1006一0464(2008)01—0034—04 太阳能多晶硅锭中硬质夹杂及其形成 毛文行，邓太平，杜国平，周浪’ (南昌大学材料科学与工程学院／NCU—LDK太阳能研究中心，江西南昌330031) 摘要：多晶硅锭中常出现的硬质夹杂是造成硅片线切割生产中断线的主要原因之一，同时影响到太阳能电池片 的质量。我们采用扫描电镜一特征x射线能谱仪、3D数码显微镜、傅立叶红外光谱等手段对定向凝固多晶硅断 面、抛光面、溶解沉淀以及硅片中的游离碳含量进行了分析。结果表明，硅锭顶表层出现大量SiC和si，N4夹杂，其 数量随深度迅速减小；硅锭内部SiC十分稀少，尺寸也一般很小，但有时会出现大颗粒(一100fl,m)。硅片中游离碳 含量远低予形成SiC所需临界平衡C浓度。就以上结果对SiC形成原因进行了讨论，并提出了减少SiC夹杂的建 议措施。 关键词：多晶硅；夹杂；SiC 中图分类号：TM914．4 文献标识码：A 太阳能电池可能成为理想的可再生替代能源而 得到各国重视。近几年各国相继出台鼓励政策，使 得光伏产业迅猛发展。在1995—2005的10年里增 5)中清洗，彻底除去表面油脂及其它附着物旧o；然 长了17倍，最近5年的平均增长速度超过30％。 太阳能电池中晶体硅太阳能电池占整个太阳能电池 因生成物中含NO：气体，反应需在通风柜中进行。 产量的90％，并且在未来的几年内晶硅电池仍然会 待反应完毕过滤得不溶物，用去离子水清洗6次以 是主流。而晶硅太阳能电池产量的近70％又是多 上，烘干待测。 晶硅太阳能电池…。 多晶硅太阳能电池片是以高纯硅原料通过熔融 后定向凝固成多晶硅锭，然后进行线切割制得。多 去离子水。 晶硅锭中硬质夹杂物的出现是个具有普遍性的问 用Keyence 题。已知的一些国内外多晶硅片生产厂家都有关于 行显微观察；用配备了特征x射线能谱仪的HI— 硅锭中出现夹杂而导致硅片表面出现脊纹而报废的 TACH S一3000N型扫描电镜进行显微形貌和成份 报告，甚至由于硬质夹杂而造成包括断线停机、硅块 分析；用Nicolet380型傅立叶变换红外光谱仪(FT- 报废等损失的反映。因此，研究考察多晶硅碇中的 IR)分析硅样品中固溶碳含量。 夹杂性质、分布及其形成原因很有必要，这是控制其 形成从而减小由其造成的损失的基础。本文报道我 2结果与讨论 们就此进行的初步研究。 2．1原位夹杂物相分析 图1a,b示出硅锭顶层取样的横截面磨面与断 1 实验方法 面扫描电镜照片。图la为背散射电子像。背散射 从太阳能多晶硅锭定向凝固生产现场采集多晶 电子像能够提供样品表面成份分布信息——每个点 硅锭顶部和中部样品，对其断面或磨面进行显微观 的亮度与该点处材料的平均原子量相关，平均原子 察分析。 量越大则亮度越高。可以看到图中呈现尺寸在100 我们还对硅样进行了溶解沉淀分析，意在将硅 p,m以上的夹杂颗粒，其平均原子量低于基体材料 全部溶解后取出不能溶解的夹杂颗粒进行分析