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《連鑄》2017年第5期

摘要：多晶硅鑄造過程中出現了大量雜質和缺陷，造成了多晶硅少子壽命降低。位錯是常見的缺陷，極大影響了多晶硅的質量。本文結合多晶硅鑄造過程中遇到的問題，重點研究不同形核材料、長晶界面及長晶過程中溫度梯度對位錯的影響，以提高高效多晶硅片的轉換效率。

關鍵詞：形核材料；長晶界面；溫度梯度；位錯

0引言

多晶硅太陽電池因較高的光電轉換效率及較低的成本等優勢占據光伏行業的主要份額[1]。鑄造多晶硅是多晶硅太陽電池制作過程中的一個重要環節。影響多晶硅硅片質量的因素主要有雜質、晶界和位錯[2]，雜質的來源主要與原料的純度及制備過程中雜質的引入有關[3]，而晶界和位錯的繁殖與多晶硅錠的形核及長晶過程息息相關[4,5]。本文在進行多種材料形核研究的基礎上，對高效多晶硅鑄錠技術的位錯影響因素進行了研究。

1試驗過程

1.1不同形核材料對晶粒和效率的影響

本文選用5種原材料，A樣品為非高純高效石英材料，B樣品為高純高效石英材料，C樣品為碳化二氧化硅材料，D樣品為碳化硅材料，E樣品為硅碎片材料。A、B、C、D樣品在熔化階段使用的是同一種全熔工藝，E樣品在熔化階段使用的是半熔工藝，所有樣品的長晶階段使用統一的長晶參數配方。原材料通過處理后，形成5種形核材料a、b、c、d、e，這5個樣品來自同一多晶鑄錠爐的中間硅塊，截面為尾部向上55mm處。

1.2長晶界面的影響

在多晶硅鑄錠過程中，陰影線可標示出當時晶粒生長的界面情況。為了研究長晶界面對位錯的影響，我們進行了熱場改造控制，使多晶硅鑄錠爐臺形成左低右高的熱場界面。從G6大錠中選取13#～18#硅塊，紅外圖中陰影線左端坐標為160mm，右端坐標為222mm，兩端差值達62mm，液面高低水平差距較大，13#的熱場溫度比18#熱場溫度要高得多。13#硅塊出現晶粒斜向坩堝面生長的情況，而18#硅塊則是出現晶粒從坩堝面傾斜向大錠內部生長的情況，從對應的少子圖低少子區域分布看也有類似的傾斜情況。

2結論

在同一熱場、相同工藝、尾部晶粒水平一致的情況下，不同的形核材料對高效多晶鑄錠硅片的位錯與效率影響不明顯。相同的多晶硅錠，不同位置表現出的位錯差異與長晶固液面的平整度有關。平整的固液面有利于高效多晶硅錠的垂直生長和硅片位錯減少。在同一熱場、尾部晶粒水平一致的情況下，適當地縮小鑄錠工藝中TC1與TC2溫差，放緩該溫差的增長速率，可抑制硅錠中位錯的繁殖。

作者：常傳波；楊振邦；袁聰；唐駿 單位：榮德新能源科技有限公司