文档介绍：多晶硅锭定技术及设备
一、前言
二、多晶硅锭的组织结构
三、定向凝固时硅中杂质的分凝
四、多晶硅锭定向凝固生长方法
五、热交换炉型
六、热交换法现行工艺讨论
七、坩埚设备
一、前言
1、太阳电池产业是近几年发展最快的产业之一,最近5年来以超过40%的速度高速增长。
2、在各种类型的太阳电池中,晶体硅太阳电池由于其转换效率高,技术成熟而继续保持领先地位,占据了90%以上的份额,预计今后十年内晶体硅仍将占主导地位。
3、太阳电池产业的飞速发展,带动硅锭/硅片的需求也大增,2004年以前,我国光伏产业链中晶体硅硅片的生产厂家还只有两、三家,生产能力也只有几十兆瓦。随着市场需求的增长,涌现了很多硅片生产企业,特别是多晶硅硅锭的生产向大规模化发展,单厂生产能力已达到百兆瓦级。
4、多晶硅锭生产设备主要从国外引进(美国GTSOLAR,德国ALD)。
一、前言
二、太阳电池多晶硅锭的组织结构
1、太阳电池多晶硅锭是一种柱状晶,晶体生长方向垂直向上,是通过定向凝固(也称可控凝固、约束凝固)过程来实现的,即在结晶过程中,通过控制温度场的变化,形成单方向热流(生长方向与热流方向相反),并要求液固界面处的温度梯度大于0,横向则要求无温度梯度,从而形成定向生长的柱状晶。
定向凝固柱状晶生长示意图
热流方向
侧向无温度梯度,不散热
晶体生长方向
二、太阳电池多晶硅锭的组织结构
2、一般来说,纯金属通过定向凝固,可获得平面前沿,即随着凝固进行,整个平面向前推进,但随着溶质浓度的提高,由平面前沿转到柱状。对于金属,由于各表面自由能一样,生长的柱状晶取向直,无分叉。而硅由于是小平面相,不同晶面自由能不相同,表面自由能最低的晶面会优先生长,特别是由于杂质的存在,晶面吸附杂质改变了表面自由能,所以多晶硅柱状晶生长方向不如金属的直,且伴有分叉
二、太阳电池多晶硅锭的组织结构
二、太阳电池多晶硅锭的组织结构
多晶硅锭的
柱状晶结构
三、定向凝固时硅中杂质的分凝
1、太阳电池硅锭的生长也是一个硅的提纯过程,是基于杂质的分凝效应进行的。如下图所示,一杂质浓度为C0的组分,当温度下降至T’’时,其固液界面处固相侧的杂质浓度为C*S。