定向凝固法生長硅晶體時結晶成核的一種方法

發布日期：2020-07-03 00:00 來源：http://www.bigfreeblogs.com 點擊：

硅單晶和硅多晶鑄錠是晶體硅太陽能電池常用的材料。通常，使用硅單晶材料制造的太陽能電池比使用硅多晶材料制造的太陽能電池具有更高的光電傳換效率。當采用硅多晶制造太陽能電池時，硅多晶的結晶顆粒越大，則制造的太陽能電池效率越高。

目前，采用定向凝固法生長而成的硅晶體通常為硅多晶，而不能得到硅單晶，其主要原因在于，定向凝固的初始過程并沒有采用特定晶向的籽晶進行引導，凝固通常是從石英坩堝壁面開始，自發形成多個凝固核心并逐漸長大，使其形成的晶體為多晶而不是單晶。如果采用特定的引晶技術，鑄錠法也可以生長出硅單晶。增加了石英坩堝的制造成本。

另外，在硅多晶制造方面，雖然光伏行業傾向于使用具有大結晶顆粒的硅多晶作為原料來制造效率的太陽能電池，但是生長出大結晶顆粒的硅多晶卻存在各種困難。溫度場及凝固界面的控制是使硅多晶鑄錠形成大結晶顆粒的一個必要條件；此外，在晶體成核的初期，控制成核的數量盡可能地少，使得結晶顆粒在初始階段就可以長得比較大。

硅單晶定向的方法

然而在采用定向凝固法生長硅單晶定向(包括單晶鑄錠和多晶鑄錠)時，通常所采用的坩堝為石英坩堝，同時為了使硅鑄錠在生長完成后與坩堝能方便脫離，還需要在石英坩堝內壁噴涂氧化硅涂層。這使得不光潔的石英坩堝表面形成眾多的促進硅熔液自發成核的條件，當溫度合適時，形成眾多數量的成核核心，導致硅多晶鑄錠在生長的初始階段形成的晶粒尺寸小而數量多，不利于形成具有大結晶顆粒的硅多晶材料。