第10章其它形態(tài)的硅材料講述

1、第10章 其它形態(tài)的硅材料鑄造多晶硅帶狀硅非晶硅薄膜多晶硅薄膜概述： 近年來(lái)，由于低成本和高效率的優(yōu)勢(shì)，鑄造多晶硅成為最主要的光伏材料之一。現(xiàn)在，其鑄造工藝相對(duì)成熟：對(duì)材料的缺陷和雜質(zhì)的研究日趨深化，吸雜，鈍化及表面結(jié)構(gòu)等技術(shù)的應(yīng)用顯著地改善了材料的電學(xué)和光學(xué)性能，實(shí)驗(yàn)室水平上，用鑄造多晶硅材料制成的太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)19.8%。工業(yè)上能接近17%。 以光伏材料為基礎(chǔ)所制得的太陽(yáng)電池直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，這被公認(rèn)為解決能源和環(huán)境問(wèn)題最有效的途徑之一。 單晶硅太陽(yáng)電池的成本較高，目前其售價(jià)約為4.5美元/ w ?。因此其高成本成為大規(guī)模實(shí)用化的障礙。70年代 鑄造多晶硅的出現(xiàn)逐漸打破了單晶

2、硅材料長(zhǎng)期壟斷的地位，它以高的性能價(jià)格比不斷排擠單晶硅市場(chǎng)。 在80年代末，其市場(chǎng)占有率僅為10%左右而到了1998年，其占有率就高達(dá)43%，目前超過(guò)50%了，成為最主要的光伏材料。發(fā)電成本也大幅度降低。 最大的鑄造多晶硅企業(yè)：江西塞維太陽(yáng)能高科技公司。年奧與會(huì)前一天宣布，的產(chǎn)能。？10.1 鑄造多晶硅工藝原理：(1)澆鑄法:在一個(gè)坩堝內(nèi)將將硅料熔化，澆鑄到另一個(gè)預(yù)熱的坩堝中冷卻，通過(guò)控制冷卻速度，采用定向凝固技術(shù)，制造大顆粒的多晶硅(2)直熔法：在一個(gè)坩堝內(nèi)將硅料熔化，然后通過(guò)坩堝底部的熱交換等方式，是熔體冷卻，采用定向凝固技術(shù)，制造多晶硅特點(diǎn)：材料利用率高，能耗低，制備成本低，晶體生長(zhǎng)簡(jiǎn)便

3、，易于大尺寸生長(zhǎng)。(正在研究多坩堝鑄造爐正在研究多坩堝鑄造爐）但含有晶界，高密度位錯(cuò)，微缺陷，雜質(zhì)濃度較高，晶體質(zhì)量明顯低于單晶硅，光電轉(zhuǎn)化效率低于單晶硅。占太陽(yáng)能電池材料的53%技術(shù)改造：1975年，德國(guó)Wacker公司，首先利用澆鑄法制造多晶硅材料，但光電轉(zhuǎn)化效率只有10%左右，由于其成本低，操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，其研發(fā)和應(yīng)用越來(lái)越廣。轉(zhuǎn)化效率提高到目前的15%-17%平面凝固技術(shù)：保持平面上的溫度基本均勻，溫度場(chǎng)縱向梯度溫度，界面下低于熔點(diǎn)，界面上高于熔點(diǎn)。氮化硅涂層技術(shù)：石英陶瓷坩堝表面噴涂一層氮化硅，在800-900烘烤，（燒結(jié)溫度為1100），防止SiO2污染硅熔體和粘接硅錠，保持硅錠的

4、尺寸穩(wěn)定。但還沒(méi)徹底解決問(wèn)題。氫鈍化技術(shù)：使晶界、位錯(cuò)和金屬雜質(zhì)發(fā)生氫鈍化，降低界面能和界面復(fù)合，改善硅材料性能。氮化硅包覆石英制備石英陶瓷坩堝（南昌大學(xué)光伏學(xué)院）-正在研發(fā)（中材國(guó)際-塞維LDK）主要設(shè)備坩堝逐漸下移，脫離加熱區(qū)控制預(yù)熱坩堝的溫度梯度鑄造多晶硅中的雜質(zhì)和缺陷（）雜質(zhì)氧 （分凝系數(shù)K=雜質(zhì)在固相中的濃度/雜質(zhì)在液相中的濃度）分凝系數(shù)1.25, 濃度范圍：11017-11018/cm3（來(lái)源：原料復(fù)雜（單晶硅的頭尾料和堝底料，不符合電子級(jí)要求的低級(jí)料，石英陶瓷坩堝污染）Si+SiO2-2SiO（大部分揮發(fā)，1%左右進(jìn)入熔體，間隙O。存在狀態(tài)：如果濃度不高，間隙O，電中性，基本不影

5、響硅材料的電性能。如果濃度高，飽和狀態(tài)，由于鑄造過(guò)程在50小時(shí)左右，容易產(chǎn)生氧施主和氧沉淀氧施主：雙施主雜質(zhì)，雜質(zhì)能級(jí)在導(dǎo)帶下0.06- 0.07eV, 0.013-0.015eV550-650下熱處理10h以內(nèi)，可以消除；如果溫度過(guò)高，或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生新的熱施主。氧沉淀：SiO2，電中性，通過(guò)氧沉底來(lái)吸附雜質(zhì)（吸雜） B-O,N-O形式的氧雜質(zhì)？（2）雜質(zhì)-碳分凝系數(shù)：0.07，濃度范圍：n1017/cm3來(lái)源：原材料中的碳比較高；石墨坩堝和石墨加熱器的揮發(fā)。分布特點(diǎn)：開(kāi)始結(jié)晶的底部比較低，上部表面可超過(guò)11017/cm3，甚至超過(guò)固溶度（ 41017/cm3 ），可能發(fā)生SiC沉淀。主要

6、作用是氧的沉淀中心。位錯(cuò)和晶界，對(duì)碳的性質(zhì)影響不大。（3）雜質(zhì)-氮次要雜質(zhì)，分凝系數(shù)：0.0007來(lái)源：Si3N4涂層引入作用：增加硅片機(jī)械強(qiáng)度，抑制微缺陷，促進(jìn)氧沉底。摻氮直拉單晶硅，應(yīng)用到深亞微米級(jí)集成電路板。主要存在形式：氮對(duì)，不提供電子，沒(méi)電活性。飽和濃度很低，氮對(duì)濃度不高，但可能機(jī)械混入Si3N4顆粒，分布于晶界上，導(dǎo)致晶界增多，細(xì)晶產(chǎn)生，最終影響多晶硅材料的性能。如果形成N-O復(fù)合體：提供單電子的施主雜質(zhì)，濃度不高（2-51014/cm3),而且可以通過(guò)熱處理消除，對(duì)多晶硅材料的性能影響可以忽略。（4）雜質(zhì)-氫原料和多晶硅中基本不含氫，但硅片熱處理的時(shí)候，有氫鈍化工藝（和PECVD

7、沉積氮化硅減反射層時(shí)同步進(jìn)行）。氫鈍化作用：使空穴、位錯(cuò)，界面上的懸掛鍵飽和，降低其界面能，從而降低空穴-電子的復(fù)合作用，改善硅材料的性能，提高電池的開(kāi)路電壓。與金屬雜質(zhì)結(jié)合，消除深能級(jí)中心；與表面懸掛鍵結(jié)合，降低表面載流子的表面復(fù)合。鈍化過(guò)程：混合氣體（H220%+N280%），450左右對(duì)硅片進(jìn)行熱處理；與PECVD沉淀SI3N4減反射膜工藝同時(shí)進(jìn)行，（SiH4+NH3+H2)混合氣體。等離子加強(qiáng)，隨深度增加，氫濃度下降。（5）雜質(zhì)-金屬來(lái)源：來(lái)源：多晶硅原料來(lái)源復(fù)雜，加工過(guò)程中污染（物理化學(xué)吸附），金屬雜質(zhì)的電負(fù)性比較低，容易吸附。存在形式：存在形式：間隙態(tài)、替位態(tài)、復(fù)合體或沉淀形式，容

8、易富集在晶界，位錯(cuò)等缺陷位置。與固溶度，熱處理溫度和擴(kuò)散有關(guān)。作用：作用：引起額外的電子空穴，導(dǎo)致載流子濃度變化，引入深能級(jí)，成為載流子復(fù)合中心，大幅度降低少子壽命，增加p-n結(jié)漏電流(沉淀在空間電荷區(qū)），降低器件的發(fā)射功率，是器件氧化層擊穿（沉淀在表面），導(dǎo)致器件電學(xué)性能降低。（深能級(jí)雜質(zhì)）（深能級(jí)雜質(zhì)）去除金屬雜質(zhì)影響：去除金屬雜質(zhì)影響：熱處理使金屬雜質(zhì)擴(kuò)散到表面（酸洗除去）；外吸雜（P擴(kuò)散制p-n結(jié)時(shí)，重?fù)诫sP,有一層磷硅玻璃層，能吸附金屬雜質(zhì)，除去磷硅玻璃層）；在硅片背面引入大量的機(jī)械損傷，熱處理，使金屬雜質(zhì)富集在表面的缺陷中，酸洗去除。鋁背場(chǎng)吸雜技術(shù)酸洗去除。鋁背場(chǎng)吸雜技術(shù)。（6）缺

9、陷-晶界鑄造多晶硅，是多核條件下形成的多晶材料，晶界發(fā)育，一般要求顆粒大于10mm。顆粒越大，晶界越少。性能：懸掛鍵多，形成界面態(tài)和晶界勢(shì)壘。曾經(jīng)認(rèn)為晶界是深能級(jí)，強(qiáng)復(fù)合中心，主要是晶界位置上的金屬雜質(zhì)造成的。如果是沒(méi)有金屬雜質(zhì)富集，晶界的電活性很弱，不能成為載流子的捕獲中心。同時(shí)，晶界垂直器件表面時(shí)，對(duì)器件的電學(xué)性能沒(méi)有影響。因此，多晶硅鑄造過(guò)程中，盡可能使晶柱方向一致，硅錠定向切割，使晶界面垂直硅片表面，消除晶界的影響。（7） 缺陷-位錯(cuò)鑄造多晶硅材料中的重要結(jié)構(gòu)缺陷。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：硅錠體積大，散熱不均勻，冷卻過(guò)程中熱應(yīng)力分布不均勻，使晶粒產(chǎn)生大量位錯(cuò)；硅和石英坩堝材料的熱膨脹系數(shù)不

10、同，也會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。分布：分布：分布復(fù)雜，影響因素多，升溫和降溫梯度；熱場(chǎng)分布等，位錯(cuò)密度在硅錠的上、中、下比較高，一般稱”W”形。可能存在不同的滑移面上，也可以集結(jié)成團(tuán)或組成小角晶界。作用：位錯(cuò)，位錯(cuò)團(tuán)，本身的懸掛鍵，具有電活性，可以直接作為復(fù)合中心；而且，加速雜質(zhì)，氧、碳等雜質(zhì)在位錯(cuò)處偏聚，造成新的電活性中心，且電學(xué)性能不均勻。位錯(cuò)密度越高，少子捕獲密度越高，材料的電學(xué)性能越差。熱處理：調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)，減少位錯(cuò)密度調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)，減少位錯(cuò)密度。（8）鑄造多晶硅及硅片生產(chǎn)工藝過(guò)程硅料-分揀- 清洗- 配料-裝料-鑄錠- 卸錠- 開(kāi)方- 檢測(cè)-去頭尾-倒角-粘膠- 切片- 預(yù)清洗-清洗-分揀-包裝

11、 硅料由于太陽(yáng)能級(jí)硅的純度沒(méi)有IC級(jí)硅純度大，要求不是很苛刻，因此用于多晶硅片的硅料通常是IC級(jí)廢硅料等。多晶硅片生產(chǎn)用原料： IC硅片 太陽(yáng)能級(jí)單、多晶硅頭尾料 鍋底料 純硅料 單、多晶硅棒料 頭尾料堝底料純硅料IC報(bào)廢的硅片料分揀依據(jù)硅料的外觀、P/N型、電阻率進(jìn)行分選。1.外觀：純品、氧化、刻字、粘石英、粘雜質(zhì) 2.P/N型：表征B，P含量的值3.電阻率：因產(chǎn)品的需要而進(jìn)行區(qū)分清洗清洗目的是去除原料硅表面的一些雜質(zhì)方法包括：噴砂，打磨，酸洗，清洗噴砂，打磨屬物理方法：去除大面積，量大的雜質(zhì)酸洗：用硝酸和氫氟酸腐蝕清洗清洗：用弱酸，堿，純水對(duì)表面粉塵等進(jìn)行清洗。除去有機(jī)物：除去有機(jī)物：丙酮

12、：無(wú)水乙醇：超純水丙酮：無(wú)水乙醇：超純水=1:1:3-5（室溫，（室溫，5-10min,超聲）超聲）SC-1清洗液（堿性：清洗液（堿性：APM）：）：氨水：雙氧水：氨水：雙氧水：超純水超純水=1:1:5（工作溫度（工作溫度70-80，超聲，超聲5min，去除無(wú)機(jī)雜質(zhì)），去除無(wú)機(jī)雜質(zhì)）SC-2清洗液（酸性：清洗液（酸性：HPM）：）：鹽酸：雙氧水：鹽酸：雙氧水：超純水超純水=1:1:6（工作溫度（工作溫度70-80，超聲，超聲5min,去除金屬雜質(zhì)）去除金屬雜質(zhì)）氫終止（去除表面氧化層）：氫終止（去除表面氧化層）：HF：H2O=1:3-5（HF不揮發(fā)就可以）不揮發(fā)就可以）配料 對(duì)象：清洗、酸洗干

13、凈的硅料及純硅料 檢測(cè)：對(duì)來(lái)料進(jìn)行P/N型和電阻率的檢測(cè) 配料方法：通過(guò)來(lái)料的P/N型和電阻率及其重量來(lái)決定其它純料及物料的添加量，同時(shí)考慮其體積。 目的：按產(chǎn)品的電阻率來(lái)配料 （電阻率基本一致，導(dǎo)電類型相同）裝料 此過(guò)程涉及到坩堝的準(zhǔn)備： 外來(lái)坩堝要進(jìn)行外觀檢測(cè)：裂紋，氣孔等 對(duì)坩堝進(jìn)行氮化硅噴涂，保證硅不和坩堝接觸。因?yàn)楣韬投趸钑?huì)反應(yīng)生成一氧化硅。 烘烤：氮化硅和純水噴涂在坩堝上，烘烤后能增加強(qiáng)度和粘結(jié)在坩堝上配好的料，分別裝入坩堝中，注意摻雜配好的料，分別裝入坩堝中，注意摻雜(摻雜劑為鱗，或硼的硅合金或氧化物，摻雜劑為鱗，或硼的硅合金或氧化物，7N以上純度）（關(guān)以上純度）（關(guān)于摻雜選

14、硼，還是選鎵呢？硼氧對(duì)和分凝系數(shù)的權(quán)衡）于摻雜選硼，還是選鎵呢？硼氧對(duì)和分凝系數(shù)的權(quán)衡）鑄錠鑄錠：是將料在高溫下進(jìn)行熔化，并通過(guò)底部 散而實(shí)現(xiàn)定向長(zhǎng)晶 DSS爐：定向長(zhǎng)晶爐 美國(guó)GT Solar公司。DSS-270，和DSS-450（270，450表示最大鑄錠重量（Kg）,爐體結(jié)構(gòu)基本相同)操作界面（觸屏）多晶硅鑄錠爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（多晶硅鑄錠爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（DDL-450型）型）鑄錠爐內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)鑄錠爐內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)如果對(duì)隔熱籠裝置（隔熱籠）如果對(duì)隔熱籠裝置（隔熱籠）進(jìn)行適當(dāng)改造，增加一級(jí)隔熱進(jìn)行適當(dāng)改造，增加一級(jí)隔熱條，把石英坩堝底部的熱場(chǎng)控條，把石英坩堝底部的熱場(chǎng)控制分為制分為2個(gè)部

15、分，坩堝底部鋪單個(gè)部分，坩堝底部鋪單晶硅籽晶片（晶硅籽晶片（40-50mm厚，厚，156*156mm,25片（片（5*5鋪設(shè)），鋪設(shè)），保持籽晶部分熔化，就可以在保持籽晶部分熔化，就可以在鑄錠爐中生長(zhǎng)準(zhǔn)單晶硅錠。籽鑄錠爐中生長(zhǎng)準(zhǔn)單晶硅錠。籽晶晶向一般是晶晶向一般是100鑄造多晶硅片和鑄造單晶硅片優(yōu)缺點(diǎn)比較鑄造多晶硅片和鑄造單晶硅片優(yōu)缺點(diǎn)比較(課堂討論）課堂討論）項(xiàng)目鑄造多晶硅鑄造單晶硅直拉單晶硅市場(chǎng)份額多（80%以上?）剛興起（有前景）單晶硅片以直拉單晶硅片為主優(yōu)點(diǎn)物料處理量大，成本低物料處理量大，成本相對(duì)直拉單晶硅要低（需要籽晶，但可以重復(fù)使用2-3次，部分熔化）成本高，工藝復(fù)雜，成本高（去

16、頭尾料，邊皮）原料要求5-7N5-7N純度要求更高氧雜質(zhì)濃度低（石英坩堝+氮化硅涂層）低（石英坩堝+氮化硅涂層）高（石英坩堝+高純石英涂層）光轉(zhuǎn)化效應(yīng)相對(duì)低（15%-17%）比鑄造多晶硅高1個(gè)百分點(diǎn)左右，比CZ單晶硅低0.5%左右？比鑄造多晶硅高1-2個(gè)百分點(diǎn)（但光致衰減O高，圓弧形（有效面積）制絨工藝酸性腐蝕，減反射效果差堿性腐蝕，減反射效果好堿性腐蝕，減反射效果好切片工藝金屬多線鋸，碳化硅砂漿金剛石線鋸，冷卻液（水溶性冷卻液）金剛石線鋸，冷卻液（水溶性冷卻液）缺陷濃度高（酸制絨效很差）低更低（硅片厚度？鋸屑利用？）20世紀(jì)世紀(jì)70年代，就提出過(guò)利用籽晶輔助，在鑄造爐中定向凝固得到單晶的概念

17、，年代，就提出過(guò)利用籽晶輔助，在鑄造爐中定向凝固得到單晶的概念，2008年年BPSolar公司開(kāi)始商業(yè)化，公司開(kāi)始商業(yè)化，2009年我國(guó)晶澳公司首次研究成功，并開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)。年我國(guó)晶澳公司首次研究成功，并開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)。在光伏產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)引起高度重視，在傳統(tǒng)的多晶硅鑄造爐中，適當(dāng)改變隔熱籠，就可以在光伏產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)引起高度重視，在傳統(tǒng)的多晶硅鑄造爐中，適當(dāng)改變隔熱籠，就可以實(shí)現(xiàn)鑄造單晶硅的生產(chǎn)。（隔熱籠中增加一級(jí)隔熱條，工藝過(guò)程，實(shí)現(xiàn)鑄造單晶硅的生產(chǎn)。（隔熱籠中增加一級(jí)隔熱條，工藝過(guò)程，尚未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道？）尚未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道？）注意：注意：鑄造單晶硅，如果是鑄造單晶硅，如果是5*5的籽晶分布，只有中間

18、的籽晶分布，只有中間9片區(qū)域?yàn)閱尉?，周邊（和坩片區(qū)域?yàn)閱尉?，周邊（和坩堝壁相?lián)系的堝壁相聯(lián)系的16片區(qū)域）是多晶區(qū)（邊緣，由于坩堝壁表面的影響，容易形成多晶），片區(qū)域）是多晶區(qū)（邊緣，由于坩堝壁表面的影響，容易形成多晶），多晶區(qū)的質(zhì)量比普通多晶硅的質(zhì)量要低，雜質(zhì)濃度要高，轉(zhuǎn)換效率要低。從面積來(lái)多晶區(qū)的質(zhì)量比普通多晶硅的質(zhì)量要低，雜質(zhì)濃度要高，轉(zhuǎn)換效率要低。從面積來(lái)看，單晶區(qū)占硅錠面積的看，單晶區(qū)占硅錠面積的60%-70%，多晶區(qū)占，多晶區(qū)占30%-40%，所以稱為，所以稱為”準(zhǔn)單晶硅準(zhǔn)單晶硅“，因，因單晶區(qū)在冷卻過(guò)程中受到的熱應(yīng)力作用，依然存在大量的位錯(cuò)缺陷，其電池效率還是比單晶區(qū)在冷卻過(guò)程中

19、受到的熱應(yīng)力作用，依然存在大量的位錯(cuò)缺陷，其電池效率還是比直拉單晶硅片低直拉單晶硅片低0.5%左右。鑄造單晶硅的大規(guī)模應(yīng)用，還需要進(jìn)一步提高技術(shù)，降低左右。鑄造單晶硅的大規(guī)模應(yīng)用，還需要進(jìn)一步提高技術(shù)，降低成本。成本。高效多晶硅片高效多晶硅片（ 鑄造多晶硅工藝改進(jìn)） 鑄造多晶硅在晶體凝固后的冷卻過(guò)程中，由于從硅錠的邊緣到中心，鑄造多晶硅在晶體凝固后的冷卻過(guò)程中，由于從硅錠的邊緣到中心，從頭部到尾部，散熱的不均勻會(huì)導(dǎo)致硅錠中熱應(yīng)力的產(chǎn)生。而且，硅錠和石從頭部到尾部，散熱的不均勻會(huì)導(dǎo)致硅錠中熱應(yīng)力的產(chǎn)生。而且，硅錠和石英坩堝的熱膨脹系數(shù)不同，在冷卻過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。熱應(yīng)力導(dǎo)致了晶英坩堝的熱膨脹

20、系數(shù)不同，在冷卻過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。熱應(yīng)力導(dǎo)致了晶粒里產(chǎn)生大量位錯(cuò)，影響了多晶太陽(yáng)電池的效率。粒里產(chǎn)生大量位錯(cuò)，影響了多晶太陽(yáng)電池的效率。工藝改進(jìn)：工藝改進(jìn)： 將頭部長(zhǎng)晶溫度由將頭部長(zhǎng)晶溫度由1430降至降至1398，增大長(zhǎng)晶階段縱向的溫度梯度，增大長(zhǎng)晶階段縱向的溫度梯度，使硅錠的生長(zhǎng)能夠沿豎直方向進(jìn)行，有效地排出位錯(cuò)。降低硅錠中的位錯(cuò)密使硅錠的生長(zhǎng)能夠沿豎直方向進(jìn)行，有效地排出位錯(cuò)。降低硅錠中的位錯(cuò)密度對(duì)于提高轉(zhuǎn)換效率顯得十分必要。度對(duì)于提高轉(zhuǎn)換效率顯得十分必要。 同時(shí)，石英坩堝表面采用硅溶膠刷涂氮化硅粉，替代噴涂工藝，硅溶膠同時(shí)，石英坩堝表面采用硅溶膠刷涂氮化硅粉，替代噴涂工藝，硅溶膠具

21、有一定的抗蠕變性能，可以降低熔體冷卻結(jié)晶是造成的應(yīng)力變化，降低應(yīng)具有一定的抗蠕變性能，可以降低熔體冷卻結(jié)晶是造成的應(yīng)力變化，降低應(yīng)力位錯(cuò)和位錯(cuò)發(fā)展趨勢(shì)等，還可以降低硅錠金屬雜質(zhì)和氧含量，降低缺陷濃力位錯(cuò)和位錯(cuò)發(fā)展趨勢(shì)等，還可以降低硅錠金屬雜質(zhì)和氧含量，降低缺陷濃度，位錯(cuò)密度，雜質(zhì)含量，邊皮少子壽命區(qū)變薄，硅錠質(zhì)量提高。度，位錯(cuò)密度，雜質(zhì)含量，邊皮少子壽命區(qū)變薄，硅錠質(zhì)量提高。 （多晶硅鑄錠工藝，還有很多改進(jìn)方法，降低能耗，降低成本，提高效率（多晶硅鑄錠工藝，還有很多改進(jìn)方法，降低能耗，降低成本，提高效率等等，同學(xué)可以查閱相關(guān)資料，有同學(xué)提出設(shè)想：將區(qū)熔熔煉技術(shù)和鑄造多等等，同學(xué)可以查閱相關(guān)資料

22、，有同學(xué)提出設(shè)想：將區(qū)熔熔煉技術(shù)和鑄造多晶硅技術(shù)結(jié)合起來(lái)，是否可行？實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行？現(xiàn)有設(shè)備如何改造？性能如晶硅技術(shù)結(jié)合起來(lái)，是否可行？實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行？現(xiàn)有設(shè)備如何改造？性能如何等等，都可以討論，研究何等等，都可以討論，研究) (非晶硅帶材，非晶硅薄膜，硅晶薄膜電非晶硅帶材，非晶硅薄膜，硅晶薄膜電池等，其他材料的光伏電池等等池等，其他材料的光伏電池等等） 新概念！新思想！新方法！新技術(shù)！技術(shù)進(jìn)步新概念！新思想！新方法！新技術(shù)！技術(shù)進(jìn)步鑄造多晶硅工藝參數(shù)（鑄造多晶硅工藝參數(shù)（DDS450型，型，GE公司，賽維公司，賽維LDK）裝料后，檢查加熱設(shè)備，隔熱設(shè)備，蓋爐罩，密封，抽真空，是爐內(nèi)壓力降至0.0

23、5-0.1mbar,保持真空，通氬氣為保護(hù)氣體，爐內(nèi)壓力維持在400-600mbar加熱：加熱：緩慢加熱，升溫到1200-1300（4-5h)化料：化料：保持爐內(nèi)壓力（400-600bar)，逐漸增加功率，升溫至1500 ，保溫至料熔化徹底（9-11h)（熔化和熔體均化）（熔化和熔體均化）長(zhǎng)晶：長(zhǎng)晶：硅料熔化結(jié)束，降低功率，石英坩堝溫度降至1420-1440。然后石英坩堝逐漸下移，或隔熱裝置逐漸上移，是石英堝低慢慢脫離加熱區(qū)，同時(shí)冷卻板通水，是熔體溫度自底部開(kāi)始降低，底部開(kāi)始結(jié)晶，晶柱向上生長(zhǎng)，固液界面盡可能保持水平，直至晶體生長(zhǎng)完成（20-22h)（平面生長(zhǎng)，定向凝固，溫度場(chǎng)控（平面生長(zhǎng)，定

24、向凝固，溫度場(chǎng)控制）制） 退火：退火：長(zhǎng)晶完成后，由于由于底部和頭部溫度差異大，外圍和內(nèi)部溫度梯度大，錠中熱應(yīng)力分布不均勻，容易碎裂硅片，因此溫度上升到熔點(diǎn)（1420）附近，保溫2-4小時(shí)，消除熱應(yīng)力。冷卻：冷卻：退火后，關(guān)閉加熱裝置，提示隔熱裝置，增大氬氣流量，是晶體逐漸降溫至室溫附近，同時(shí)爐內(nèi)氣壓逐漸上升到大氣壓，開(kāi)爐，取硅錠，冷卻過(guò)程需要10h.整個(gè)鑄錠過(guò)程：耗時(shí)耗時(shí)45-52h開(kāi)方用多線切割機(jī)對(duì)硅錠進(jìn)行開(kāi)方成塊。也有用用多線切割機(jī)對(duì)硅錠進(jìn)行開(kāi)方成塊。也有用板鋸切割板鋸切割的，的，一般不用一般不用SiC砂漿，只有冷卻液（聚乙烯醇溶液，分砂漿，只有冷卻液（聚乙烯醇溶液，分子量在子量在200

25、左右，左右，PVA，水溶性，水溶性）（）（PEG也可以，但也可以，但清洗難度大，水中溶解度小）清洗難度大，水中溶解度?。z測(cè) 對(duì)開(kāi)方后的硅塊進(jìn)行檢測(cè)，保證合格的部分進(jìn)入切片區(qū)。 檢測(cè)項(xiàng)目：裂紋裂隙，電阻率，P/N型，少子壽命，IR，邊框尺寸電阻率、P/N型測(cè)試儀器測(cè)電阻率，P型，N型P,B含量 少子壽命測(cè)試儀間接反映光電轉(zhuǎn)化效率，要求大于2s紅外探測(cè)儀透過(guò)硅塊，觀察是否有異物和裂紋，裂開(kāi)，空隙等去頭尾，倒角，磨面 按照檢測(cè)結(jié)果對(duì)硅塊進(jìn)行去頭尾，倒角，磨面 帶鋸去頭尾 倒角機(jī)倒角 磨面機(jī)磨面 （板鋸，聚乙烯醇漿料保護(hù)，防止表面氧化和降溫）去頭尾，倒角，磨面后的硅塊粘膠 將硅塊用膠水黏著在玻璃板（

26、亞克力板）上 工藝：將硅塊，玻璃板，鋁板用A，B膠黏結(jié)在一起，要求溫度在2025，濕度在65%左右。切片利用多線切割機(jī)對(duì)粘膠硅塊進(jìn)行切片，外觀上和開(kāi)方機(jī)一樣。利用細(xì)線和均勻混合的碳化硅漿料切割預(yù)清洗對(duì)硅片上的漿料進(jìn)行沖洗，并且洗去粘膠面上的膠。沖洗切割砂漿和碎屑等雜物洗去硅片上的粘膠（有機(jī)溶劑）清洗用酸，堿進(jìn)一步對(duì)硅片進(jìn)行清洗，以得到干燥，潔凈的硅片。分揀與包裝 把合格的硅片挑選出來(lái)，包裝好， 成為成品。單晶硅片多晶硅片硅片盒多晶硅片硅材料加工，清洗，腐蝕制硅材料加工，清洗，腐蝕制絨等工藝，單獨(dú)成章節(jié)介紹絨等工藝，單獨(dú)成章節(jié)介紹（光伏產(chǎn)業(yè)和電子（光伏產(chǎn)業(yè)和電子IT產(chǎn)業(yè)）產(chǎn)業(yè)）太陽(yáng)能電池用多晶硅

27、片的一般要求10.2 帶狀硅材料為減少硅材料切片加工過(guò)程中的損失和污染，新開(kāi)發(fā)的一種太陽(yáng)能電池用硅片材料。厚度：200-300m成型工藝：硅熔體中垂直提拉，水平橫向生長(zhǎng)工藝主要有：邊緣薄膜帶狀生長(zhǎng)技術(shù)（edge defined film-fed growth, EFG)（垂直） 線牽引帶硅生長(zhǎng)技術(shù)（string ribbon growth, SRG) （垂直） 枝網(wǎng)帶硅生長(zhǎng)技術(shù)（ dendritic web growth, DWG) （垂直） 襯底帶硅生長(zhǎng)技術(shù)（ ribbon growth on substrate, RGS) （水平） 工藝粉末帶硅生長(zhǎng)技術(shù)（ silicon sheet of powder, SSP)(垂直）EFG，SRG和DEG不同程度進(jìn)入商業(yè)化了，SSP和RGS處于試驗(yàn)研究階段。 主要問(wèn)題：邊緣穩(wěn)定性；應(yīng)力控制，產(chǎn)率缺點(diǎn)：晶界，位錯(cuò)，雜質(zhì)含量都很高，少子壽命低，因此，氫鈍化，磷吸雜和鋁吸雜顯得特別重要。 （新材料的一種概念，研發(fā)階段）（新材料的一種概念，研發(fā)階段）10.3 非晶硅薄膜材料（a-Si)節(jié)省材料： 直接帶隙半導(dǎo)體(Eg=1.4-2