多晶硅杂质对少子寿命有着重要的影响。本文探讨杂质对少子寿命的影响。

第２８卷第２期

２００ｒ７年２月

太阳能学报

Ａ（ｊＩ’ＡＥＮＥＲＧＩＡＥＳＯＬＡＲＩｓＳＩＮＩＣＡ

Ｖ０１．２８．Ｎｏ．２

Ｆｅｂ．．砌

铸造多晶硅中杂质对少子寿命的影响

邓

海１，杨德仁１，唐

骏２，席珍强１，阙端麟１

（１．浙江大学硅材料国家重点实验室，杭州３１００２７；２．浙江精工太阳能有限公司，宁波３１５０００）

摘要：应用微波光电导衰减仪（肚一ＰＣＤ）测得了铸造多晶硅硅锭沿生长方向少子寿命的分布图。结果显示：距离硅锭底部４。５ｃｍ以及顶部约２ｃｍ的范围内均存在一个少子寿命值过低的区域，而硅锭中间区域的少子寿命值较高且分布均匀。通过将样品在２００℃下热处理１０ＩＩｌｉｎ，根据处理前后少子寿命值的变化，获得了间隙铁浓度沿硅锭方向的一维线性分布曲线。从曲线中可以发现铁在硅锭两端浓度较高，这与硅锭冷却过程中铁从坩埚向硅锭底部发生的固相扩散以及铁的分凝特性有关。另外通过傅立叶变换红外光谱仪（ＦＴｍ）测试发现间隙氧浓度在硅锭底部较高，呈现从硅锭底部向顶部逐渐降低的趋势。研究结果表明硅锭中存在的高浓度的氧、铁等杂质为影响其少子寿命值的关键因素。

关键词：铸造多晶硅；少子寿命；间隙铁；氧

中图分类号：瞰１４

０

文献标识码：Ａ

引

万方数据

言

一硼对在室温下能稳定存在，但在２００℃下热处理或者强光照可以使铁一硼对分解而形成间隙铁离子和硼离子，由于间隙铁离子和铁一硼对少数载流子复合能力的不同，使得处理前后少子寿命值出现变化，从而可以建立起间隙铁浓度对应少子寿命值变化之间的关系。间隙铁浓度可以由方程：［Ｆｅ；］＝Ｋ （１／

对于太阳电池材料，少数载流子寿命（或扩散长度）是衡量材料性能的一个重要参数。铸造多晶硅中一般存在高密度的缺陷和高浓度的杂质（如晶界、位错、氧、碳以及过渡族金属铁等）。通常这些杂质原子本身或者通过与结晶学缺陷相互作用，会成为少数载流子的复合中心，大大降低少数载流子寿命，进而影响太阳电池的转换效率…。有研究表明，相比于晶界和位错，氧、铁等主要的杂质元素对硅锭中少子寿命的影响更大ｂＪ。因此研究铸造多晶硅中主要杂质如氧、铁及其复合体或沉淀的分布特性，研究它们对电学性能（如少子寿命）的影响，有利于生产高质量的铸造多晶硅硅锭，降低铸造多晶硅太阳电池的成本，同时也是制备高效率铸造多晶太阳电池的前提。

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氧是铸造多晶硅材料中最主要的杂质元素，如果氧处于间隙位置，通常不显电学活性ｂＪ，但在晶体生长或热处理时，氧一般会形成热施主、新施主、氧沉淀以及诱生其他的晶体缺陷，还会吸引铁等金属元素，产生电活性，从而显著降低硅片的少子寿命值［４］。另外铁也被认为铸造多晶硅中最常见的有害杂质之一。Ｐ型硅中，铁通常与硼结合成铁．硼对，铁

收稿日期：２００５．１１．１８

ｒ‰一１／ｒ曲。）来决定，其中Ｋ与注入水平有关ｂＪ。

Ｏ．蹦ａｉｓ等人采用非接触相变技术仪（ＰＳ）对多晶硅

样品进行少子寿命的分布及表面复合率的测量，并由此获得了间隙铁浓度的分布图，发现间隙铁浓度在二次缺陷处浓度较低，由于间隙铁原子与缺陷结合而形成了沉淀№Ｊ。由于铁在硅中的沉淀机制及分布规律较为复杂，受到各种因素包括其来源、硅锭的生长速率、冷却速率、扩散系数以及缺陷密度等多方面的影响，因此有必要对铁的分布规律，特别是铁等杂质对少子寿命的影响作进一步的研究。

本文应用微波光电导衰减仪（肚一ＰＣＤ）以及傅立叶变换红外光谱仪（兀哝）测得了铸造多晶硅中的少子寿命的分布以及间隙氧、铁浓度曲线，并且对氧、铁等杂质在原生硅锭中不同位置处的分布对少子寿命的影响进行了研究。

基金项目：国家科技攻关计划（２００４ＢＡ４１０Ａ０２）；教育部留学人员

基金；国家杰出青年基金