张群社-采用磁场拉晶技术改进太阳能级硅单晶质量.ppt

 采用磁场拉晶技术改进 太阳能级硅单晶质量 西安隆基硅材料有限公司 张群社 当前太阳能电池制备基本上是采用掺B的P型硅基片。但是，面临的一个问题：在光注入或电注入情形下，电池的转换效率会降低，最高可达10％（如图所示），而这种现象在其它Ⅲ族或Ⅴ族元素掺杂的情形下并不存在。 一般认为，由B和O组成的聚合体会形成有效的复合中心，从而缩短了少子寿命。 关于隆基 隆基硅材料是目前中国西部最大单晶硅产品制造商之一，我们致力于成为全球太阳能光伏硅材料主要供应商之一，发展的基础来自于规模化生产、多年的半导体制造经验、成本优势和对技术的一贯追求。 目前，隆基硅材料下属的宁夏单晶硅生产基地二期工程和西安切片基地正在建设中。隆基正依据强大的技术和规模优势，以坚定的步伐开拓国内和国际的光伏市场。 加工能力 隆基硅材料的管理和研发基地位于中国西部经济重镇西安市。生产工厂位于中国西部多个城市，具有成本优势和充足的电力供应，保证隆基在质量、价格和效率方面为客户提供更好的服务。 目前我们有110台单晶炉（其中MCZ炉20台）、15台多线切割机及各种制造检测设备，拥有自动化的材料处理工厂。隆基紧随国际光伏产业的繁荣发展。到2010年我们将拥有400台单晶炉（其中MCZ炉320台），200台以上多线切割机、2个原料回收清洗工厂以及1个砂浆回收工厂。 单 晶 硅 棒 * 研究背景 图一 开路电压随光照时间的变化 图二 B-O复合体结构示意图 表一 B-O复合体的特点 直拉硅晶体中氧的来源： 原料： 由制备及处理工艺决定 石英坩埚： 熔硅与坩埚的反应是主要来源 坩埚内硅熔体运动的主要形式： 氧在硅熔体中的扩散系数很小，因此 CZ 硅中的氧主要是由于熔体运动引入至固液界面处从而进入晶体中的。 硅熔体运动的主要形式有: 由坩埚底部通过热对流将氧输运到熔体自由表面和固液生长界面； 从晶体边缘到坩埚壁沿自由表面由表面张力的衰减所驱动产生的热毛细对流； 在熔体表面与坩埚壁之间由于密度变化所驱动的浮力对流； 由于晶体及坩埚旋转所造成的离心泵吸流。 由于熔体有较大的导电性和导磁性， 因此，为抑制熔体的上述运动， 施加磁场是目前国内外普遍采用的方法。 主要有水平磁场、垂直磁场以及混合磁场等形式。其中水平磁场是最为常用的一种形式。 施加水平辐射状磁场可实现以下功能： 从坩埚底部向固液界面处和从坩埚边缘向中心的熔体对流基本上被抑制； 由晶转和锅转造成的离心强迫对流也受到比较强烈的抑制； 可使熔体运动粘度加大，熔体流动速度减弱。 可抑制因熔体运动造成的温度波动，使得晶体微观生长速率的起伏降低，晶体中杂质的不均匀分布得到减弱, 使电阻率的均匀性得到改善。 简言之，磁场作用相当于在界面处存在着较厚的滞流层，杂质运动从受对流搅拌为主变成受扩散动力学支配，从而引起坩埚/熔体界面和晶体/熔体界面附近扩散边界层厚度变大，使得熔体冲刷石英坩埚壁而发生的石英溶解速度以及将溶解的氧带入熔体及固液界面处的速度均大大降低；同时，使晶体微观生长速率的起伏降低，晶体中杂质的不均匀分布得到减弱, 电阻率的均匀性得到改善。 在熔体自由表面，石英坩埚溶解的氧大部分挥发掉，只有少部分靠扩散流向固液界面处从而进入晶体中。 产品的测试结果 西安隆基硅材料有限公司自2000年开始从事硅材料及相关产品的研发、制造、销售，其产品包括各种规格的单晶硅棒、硅片，同时提供单晶硅棒、硅片的来料加工服务和硅材料的分选、清洗处理服务。 产品及业务 用户要求 用户要求 用户要求 晶体长度（mm） 13 用户要求 ≤100 ≤3000 位错密度（cm-2） 12 用户要求 ≤5×1016 ≤1×1017 碳含量（atoms/cm3） 11 用户要求 ≤1×1018 ≤6×1017(MCZ) ≤1×1018 ≤8×1017(MCZ) 氧含量（atoms/cm3） 10 用户要求 ≥100 ≥10 少子寿命（μs） 9 SEMI标准 N/A 125*125/156*156 切方尺寸（mm） 8 50-210 75-103 150±0.5/195±0.5/ 200±0.5/203±0.5 直径（mm） 7 用户要求 ≤25% ≤15% 电阻率径向不均匀性 6 0.001-50 5-100 0.5-6 电阻率（Ω.cm） 5 111/100/110 111 100 晶向 4 硼