《太阳能电池课件第7章铸造多晶硅中的杂质和缺陷》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能电池课件第7章铸造多晶硅中的杂质和缺陷（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 铸造多晶硅中的杂质和缺陷,7.1铸造多晶硅中的氧,两方面的来源 1.25，氧浓度从底部到上逐渐减少 存在氧施主和氧沉淀，生成温度相同 存在磞氧复合体，导致光致衰退效应,7.2铸造多晶硅中的碳,两方面来源 分凝系数0.07，从底部到上部碳浓度逐渐增加 促进氧施主和氧沉淀的形成,7.3铸造多晶硅中的氮,来源：氮化硅 分凝系数7104，底部到上部逐渐增加 作用：与单晶硅中相同，增加机械强度，抑制微缺陷，促进氧沉淀,抑制氧施主。 合适热处理条件下，会产生氮氧复合体，浅热施主，可提供电子，会对载流子浓度产生影响。,7.4铸造多晶硅中的氢,氢的加入对电池性能是有益的： 氢的活性很高，很容易与其他杂
2、质和缺陷发生相互作用，生成电中性的复合体，从而钝化杂质和缺陷的电学性能。-氢的钝化作用,氢对硅中氧的作用： 形成氢氧复合体 40 110 ， 110 以上处理会消失 对氧沉淀与氧施主有促进作用。,铸造多晶硅中，氢主要起钝化作用。氢与杂质、晶界、位错、表面的未饱和的悬挂键结合，使其电学性能钝化，减少杂质和缺陷引起的浅施主、浅受主和深能级复合中心，使少数载流子寿命增加，氢浓度越高，氧浓度越低，钝化效果越好，少数载流子的寿命增加越多。,铸造多晶硅晶体生长时没有氢杂质的引入，铸造多晶硅不含有氢杂质，氢是后期加入的，引入工艺叫作氢的钝化工艺：常用两种,1 将硅片于20%氢气和80%氮气组成的混合气体中进
3、行热处理，温度450左右，通过扩散加入氢。,2 在电池表面采用等离子体化学气相沉积制备氮化硅减反膜时，通入氢气，形成等离子态的氢，从而使氢注入到多晶硅中。图7.24,7.5铸造多晶硅中的金属杂质和吸杂,铸造多晶硅中金属杂质的基本性质与单晶硅中相同，但是由于铸造多晶硅中存在大量的晶界和位错等缺陷，使得金属杂质易于在这些缺陷处形成沉淀，对太阳电池的性能破坏更大。 有研究指出，在铸造多晶硅中，金属沉淀不是由于固溶度随温度降低而造成的，而是由于金属原子易于在缺陷处沉淀而造成的。所以单晶硅中金属沉淀多是均匀形核，分布在晶体内，而多晶硅中金属杂质都是非均匀形核，分布在晶界、位错等缺陷处。,铸造多晶硅的吸杂
4、： 吸杂技术：是指在硅片的内部或者背面有意造成各种晶体缺陷，以吸引各种金属杂质在这些缺陷处沉淀，从而在器件所在的近表面区域形成一个无杂质、无缺陷的洁净区。,根据吸杂位置的不同，可分为内吸杂工艺和外吸杂工艺。,内吸杂： 通过高温-低温-高温等多步热处理工艺，利用氧在热处理时扩散和沉淀的性质，在晶体硅内部产生大量的氧沉淀，诱生位错和层错等二次缺陷，造成晶体缺陷，吸引金属杂质沉淀；而在硅片近表面，由于氧在高温下的外扩散，形成低氧区域，从而在后续的热处理中不会在此近表面区域形成氧沉淀及二次缺陷，使得近表面区域成为无杂质、无缺陷的洁净区。 外吸杂： 利用磨损、喷砂、多晶硅沉积、磷扩散等方法，在硅片背面造
5、成机械损伤，引起晶体缺陷，从而吸引金属杂质沉淀。,对太阳电池而言，工作区域为整个截面，与集成电路的工作区域仅仅是近表面不同，所以内吸杂不适用，主要应用外吸杂工艺。,现今太阳电池常用的吸杂工艺为磷吸杂工艺： 在p-n结的制备之前，在p型硅片的两面扩散高浓度的磷原子，形成磷硅玻璃，它含有大量的微缺陷，成为金属杂质的吸杂点，在磷扩散的同时，金属原子也扩散并沉积在磷硅玻璃层中，然后采用化学腐蚀的方法去除磷硅玻璃，这样金属杂质也一同去除，然后再制备p-n结。 除了磷硅玻璃形成的缺陷吸杂外，也有研究者认为：磷硅玻璃中金属杂质的固溶度远远大于硅中金属杂质的固溶度，所以磷硅玻璃中可以沉积更多的金属杂质。 铝吸杂工艺原理相同。,7.6铸造多晶硅中的晶界,晶界对晶体硅电学性能的影响由于两方面： 晶界势垒：晶界存在势垒，导致在晶界两侧形成空间电荷区，导致形成一定得电场梯度，晶界附近的少数载流子会快速漂移到晶界，与晶界界面上俘获的多数载流子复合，从而成为复合中心。 界面态：晶界存在悬挂键，形成缺陷能级影响少数载流子的寿命。,7.7铸造多晶硅中的位错,位错的形成：由于晶体凝固后的冷却过程中，从边缘到中心，从底部到上部，散热不均匀会导致晶锭中热应力的产生；另外，晶体硅和石英坩埚的热膨胀系数不同，冷却过程中同样会产生热应力，热应力导致大量位错的产生。 位错密度对少数载流子寿命的影响见图7.43,
