铸造多晶硅中的金属杂质及其对硅片性能的影响aaa

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第七章铸造多晶硅中的杂质和缺陷

与直拉单晶硅一样，铸造多晶硅中的氧也是以间隙态存在，呈过饱和状态。
过饱和的间隙氧容易在后续的热处理工艺中形成复合体与沉淀等。原生铸造多晶硅中很容易生成氧施主与氧沉淀，而硅锭底部氧浓度最高，热处理时间最长，氧施主与氧沉淀的问题应该是硅锭各部分中最严重的。
铸造多晶硅中原生氧沉淀的透射电镜照片
第7章铸造多晶硅中的杂质和缺陷
铸造多晶硅中的晶界
晶界出现大量的悬桂键，形成界面态，严重影响太阳电池的光电转换效率。
无金属污染的铸造多晶硅晶界的SEM图像（a）和EBIC图像（b）
铸造多晶硅中的位错
根据晶体生长方式和过程的不同，铸造多晶硅中的位错密度约在103～109cm-2左右。
含有高密度位错的铸造多晶硅的光学显微镜照片
a.
p-n结中的金属杂质降低结的反向击穿电压；
b.
金属杂质形成深能级带隙极大地增加p-n结的漏导损耗，
甚至直接导致p-n结变窄；
c.
金属杂质降低氧化诱导生成层错和位错的形成势垒
铸造多晶硅中的金属杂质
金属Cu、Fe、Co在铸造多晶硅中，自晶体上部（0）到晶体底部（1）的浓度分布
（直线是根据分凝系数计算的浓度分布，B的优先分凝系数采用 0.65，Fe的有效分凝系数采用 0.05）
促进其随后氧沉淀生成量。
铸造多晶硅中氧沉淀规律
结果讨论：
铸造多晶硅区别于直拉单晶硅在于，铸造多晶硅中存在较
高密度的位错和晶界等缺陷。而位错和晶界一般可以吸收硅中
过饱和的自间隙硅原子，这降低了铸造多晶硅中氧沉淀的临界形核半径。另外一方面，由于位错或晶界一般不会影响间隙氧在硅中的扩散速度，所以，铸造多晶硅中的位错和晶界主要是通过降低氧沉淀的临界形核半径而促进氧沉淀的生成。至于原始氧浓度对氧沉淀的影响，则主要是由于高的原始氧浓度导致小的氧沉淀临界形核半径，所以高氧样品中氧沉淀生成量较大。

毕业设计(论文)-多晶硅铸锭石英坩埚和氮化硅涂层的研究[管理资料]

多晶硅铸锭石英坩埚和氮化硅涂层的研究摘要在多晶硅生产工艺中作为多晶硅铸锭关键的辅助材料石英坩埚和氮化硅，辅材内的杂质含量不仅影响着多晶硅的少子寿命，而且会影响着硅锭的脱模效果。

原则上讲，使用纯度越高的辅材其铸锭质量就越好，但在实际生产中过高追求质量往往会增大投入，企业真正追求的是投入产出比。

本文主要研究不同辅材对铸造多晶硅锭性能的影响，一方面对铸锭辅材生产厂家的产品开发或产品升级具有一定的指导意义，另一方面提示多晶硅铸锭厂家应根据不同辅材开发不同的工艺，有助于生产高质量的多晶硅锭，同时也降低了生产成本，提高企业生产效益。

本工作利用微波光电导衰减仪(μ-PCD)、红外扫描仪(SIRM)等测试方法对铸造多晶硅中的杂质阴影以及少子寿命的分布特征进行了系统的研究。

研究发现，氮化硅颗粒比表面积大，不利于硅锭的顺利脱模。

使用不同厂家的石英坩埚、氮化硅铸锭，硅锭的底部红区长度存在明显不同，硅锭的少子寿命和顶部红区长度也存在明显差异。

这就要求在工艺生产中，根据产品质量及制造成本的要求，针对不同厂家的石英坩埚和氮化硅，通过实验优化出投入产出比最小的辅材组合，对降低铸锭厂家制造成本，提高企业竞争力有很大的帮助。

关键词：多晶硅铸造，杂质，石英坩埚，氮化硅，少子寿命Study on Quartz Crucible and Silicon Nitride Coatingfor Casting Polycrystalline siliconABSTRACTIn the polysilicon production process,as much crystal ingot casting key auxiliary materials quartz crucible and Si3N4,the content of impurities not only affects the minority carrier lifetime of silicon ingot,also affects patterns effect of silicon principle,the higher purity speak the complementary material using,the better the quality of its silicon ingots,but in actual production high quality t ends to increase investment pursuit,to enterprise the input-output paper mainly studies different complementary material of casting polycrystalline silicon ingots,on the one hand, the influence on the performance of the bubble complementary material manufacturer in the product development or product upgrades has certain directive significance,on the other hand ,many crystal ingot casting factory should develop different technology according to different auxiliary materials,helps to manufacture high quality polycrystalline silicon ingot, also reduces production cost, improves production efficiency.In this work,the shade of impurities in casting polycrystalline silicon as well as their impacts on the minority carrier lifetime in mc-si ingots have been systematically studied by means of Microwavephoto Conductive Decay(μ-PCD),Scanning Infrared Microscopy(SIRM).Study found that Si3N4 particle specific surface area,going against the silicon ingots demoulding the quartz crucibles and the silicon nitride from the different manufacturer,the length of red zone at the bottom of the silicon ingots is different minority carrier lifetime and the length of red zone at the top of the silicon ingots are also producing,according to the product quality and the manufacturing cost requirements for different manufacturer quartz crucible and nitride,it requires to optimize the smallest input-output ratio complementary material combination,toreduce manufacturing costs,to enhance the competitiveness of enterprises which have very great helpful.KEY WORDS: casting crystallization,impurities,silica crucible,silicon nitride，the minority carrier lifetime.目录第一章绪论 (1)§引言 (1)§铸锭多晶硅的发展状况 (1)§多晶硅铸锭石英坩埚及氮化硅涂层 (2)§二氧化硅和氮化硅的组织结构及使用性能 (3)§二氧化硅 (3)§氮化硅 (4)§铸造多晶硅中主要杂质及影响 (5)§硅中的氧 (5)§硅中的碳 (6)§硅中的氮 (6)§硅中的过渡金属 (6)§本文研究的主要目的和内容 (7)第二章实验方案及过程 (7)§实验方案设计 (8)§实验过程 (9)§样品制备 (9)§样品检测 (11)第三章实验结果与分析 (13)§硅锭外观 (13)§少子寿命检测 (14)§ IR检测 (16)§结果分析 (17)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (24)第一章绪论§引言自1954年美国贝尔实验室成功研制出第一块单晶硅太阳能电池以来，经过全球科技和产业界的不懈努力，太阳能电池技术和产业得到了巨大发展。

铸造多晶硅中杂质对少子寿命的影响

铸造多晶硅中杂质对少子寿命的影响对于太阳电池材料，勺子寿命是衡量材料性能的一个重要参数。

多晶硅锭中存在高密度的缺陷和高浓度的杂质(氧、碳以及过渡族金属铁等)。

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。

氧是铸造多晶硅材料中最主要的杂质元素之一，间隙氧通常不显电学活性，对少子寿命没有影响。

但在晶体生长或热处理时，在不同温度氧会形成热施主、新施主、氧沉淀，氧沉淀会吸引铁等金属元素。

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。

杂质在铸造多晶硅硅锭中的分布，与该杂质在硅中的分凝系数K有关。

在铸造多晶硅锭料由底部向顶部逐渐凝固时，如果杂质的分凝系数K<1，则凝固过程中，固相中的杂质不断地被带到熔体中，出现杂质向底部集中，越接近底部浓度越大，相反，如果分凝系数K>1，则杂质集中在顶部，越接近顶部浓度越大。

氧主要集中在硅锭头部，其浓度呈现从硅锭底部向顶部逐渐降低的趋势。

可以认为分凝机制对于氧在熔体硅中的传递和分布起主要作用。

间隙铁分布为：头部和尾部浓度较高，中间部分浓度较低，且分布较为均匀。

这与仅由分凝机制决定的间隙铁浓度分布，特别是在底部处产生了较大偏离。

硅锭底部处出现了较大的间隙铁浓度，由于铁在硅中具有较大的扩散系数，所以这可能是硅锭底部凝固完成后的冷却过程中，铁由坩埚或者氮化硅保护层向其进行固相扩散的结果。

事实上硅锭的底部最先开始凝固，通常整个凝固过程将持续数十小时，硅锭底部将有较长时间处于高温状态，因而使得固相扩散的现象有可能发生。

固相扩散的程度与凝固后硅锭的冷却速率以及各温度下的铁的扩散系数有关。

定向凝固制备铸造多晶硅的原理及应用综述

定向凝固制备铸造多晶硅的原理及应用综述摘要：阐述了介绍了定向凝固应用于硅材料的理论基础，论述了近年来定向凝固制备技术在杂质提纯和晶体生长的研究进展，提出了定向凝固制备铸造多晶硅研究现状和存在的问题。

展望今后的发展前景，认为新型的定向凝固技术制备出的硅锭在杂质含量、晶体结构方面均优于传统凝固技术，应积极改善定向凝固技术，以制备高品质的太阳能硅材料。

关键词定向凝固；铸造多晶硅；杂质和缺陷；转化效率晶体硅太阳能电池包括单晶电池和多晶电池2种，多晶电池的市场份额占到一半以上，商业化的多晶电池效率可以达到14%左右[1]。

实验条件下，多晶电池的最高转化效率达到20.30左右，多晶电池的效率虽然略低于单晶电池1%～2%，但多晶电池制造成本低、环境污染小，仍有很高的性价比和市场[2]。

近年来，由于技术改良、电池效率提高及生产成本下降等有利因素，因而大大促进了多晶电池应用技术的发展，也使业内专家学者给予了多晶电池制备技术更多研究和关注[3]。

影响多晶电池转换效率主要有2个方面：一是多晶硅铸锭的纯度，即使材料中含有少量的杂质，对电池的光电性能就有很大的影响[4]；二是尽量减少材料中各种缺陷，多晶硅铸锭中的晶界、位错与杂质聚集成载流子复合中心，大大的降低了多晶电池效率。

由以上表述可知，要提高多晶电池的效率，必须围绕提高材料纯度和降低材料缺陷的技术进行研究，而定向凝固技术正是制备硅晶体材料的典型应用。

定向凝固技术开始只用于传统的高温合金研制，经过几十年的发展，它已经是一种成熟的材料制备技术[5]。

定向凝固技术在多晶硅铸造主要是控制晶体生长和杂质提纯2方面的应用。

定向凝固技术可以很好地控制组织的晶面取向，消除横向晶界，获得大晶粒或单晶组织，提高材料的力学性能[6]。

同时，定向凝固可生成按照一定晶面取向、排列整齐的晶体结构,由于分凝系数的不同，杂质凝聚于晶界和铸锭上方，对材料起到提纯作用。

1. 基本原理多晶硅铸锭实际上就是由定向排列的柱状晶体组合形成，形成的理论基础就是定向凝固原理。

铸造合金中的晶格缺陷及其对性能的影响

铸造合金中的晶格缺陷及其对性能的影响铸造合金是一种重要的材料，广泛应用于制造业中。

然而，在铸造过程中，晶格缺陷往往会出现，对材料的性能产生重要影响。

本文将探讨铸造合金中晶格缺陷的种类以及这些缺陷对材料性能的影响。

一、晶格缺陷的种类1. 点缺陷：点缺陷是指晶格中某些原子的位置不正常。

常见的点缺陷有晶格空位、替代原子和间隙原子。

晶格空位是指晶格中原子缺失的位置，会导致晶格的松弛和原子间距的改变。

替代原子是指在晶格中存在与晶体原子不同的原子，这种缺陷也会改变晶格的结构和性能。

间隙原子是指在晶格中存在额外的原子，这些原子通常会使晶格变得更加致密。

2. 线缺陷：线缺陷是指在晶体中存在间断的晶格原子排列。

最常见的线缺陷是晶体边界，即晶体内部不同晶粒的交界处。

晶体边界会影响材料的机械性能和导电性能。

此外，晶体内的位错线也是一种线缺陷，这些位错线会对晶体的强度和塑性产生重要影响。

3. 面缺陷：面缺陷是指晶体中存在的非理想的晶面。

晶体中的晶面可能会出现扭曲、凸起或凹陷等问题。

这些面缺陷会影响材料的表面性能，例如耐腐蚀性和光学性能。

二、晶格缺陷对性能的影响1. 机械性能：晶格缺陷会导致晶体内部的应力集中，从而影响材料的强度和塑性。

晶体边界和位错线是应力集中的主要来源，它们会削弱材料的结构。

此外，晶格缺陷还会影响材料的断裂韧性和疲劳寿命。

2. 导电性能：晶格缺陷会影响材料的导电性能。

晶格中存在的点缺陷可以改变电子的能带结构和电子迁移率。

例如，替代原子可以引入杂质能级，影响电子的导电行为。

晶格缺陷还会影响电子和离子的迁移速率，从而改变材料的电导率。

3. 光学性能：晶格缺陷对材料的光学性能也有显著影响。

晶格中的面缺陷可以散射光线，影响材料的透明度和折射率。

此外，晶格缺陷还可以影响材料的光吸收和发射特性，对光电器件的性能产生重要影响。

4. 热稳定性：晶格缺陷还会影响材料的热稳定性。

点缺陷和线缺陷在高温下容易发生变化，导致晶体结构的相变和晶格的失稳。

晶硅光衰LIDLeTID 研究进展综述

文章编号：2095－6835（2018）24－0007－06晶硅光衰LID/LeTID研究进展综述于琨，王占友，郑海陆，郭明州，李会玲，贺美亮（保定光为绿色能源科技公司，河北保定074000）摘要：晶硅光伏电池存在的衰减包括常规的光致衰减LID及温度辅助光衰LeTID。

介绍典型LID改进的三态模型；重点介绍了吸杂、金属杂质形态转化及氢含量与温度对LeTID的影响、高注入条件对LeTID影响及4态模型、商业化抑制LeTID的技术方案。

关键词：光衰；金属杂质；钝化层；高注入水平中图分类号：TM914文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2018.24.0071973年Fischer和Pschunde最先在掺硼直拉（Cz）硅电池观察到光照过程中引起的功率衰减现象，称为光致衰减（Light Induced Degradation，LID）。

1997年Schmidt等提出光衰是由替位硼和间隙氧在光照下生成了对少子具有较强复合能力的硼氧复合体造成[1]。

2004年Schmidt提出硼氧复合体（B S O2i）形成速率与硼浓度的平方成正比[2]，形成和分解过程对温度都较敏感，体现了热激活特性。

2006年Herguth 等[3]发现掺硼直拉硅电池在光照的同时给予加热，硼氧复合对发生再生（regeneration），可用三态模型解释[4]。

状态A、B、C分别表示硼氧对缺陷复合-失活态，复合-激活态及再生态。

状态C到B的反向反应是在过高的温度下从暗退火或光照退火中消除缺陷。

其他导致光衰原因是硼氧对和铁硼对共同作用的结果[5-7]，铜相关的缺陷能引起掺硼物理提纯硅片的光衰[8]。

1硼氧改进三态模型非平衡态载流子（少子）产生的方式包括：光注入、电注入、热激发（改变温度）、高能粒子辐照、掺杂、其他能量传递方式。

少子注入可使电池中部分氢变为电中性，升高温度增强氢的扩散，使得其对硼氧缺陷的钝化有效。

退火指经过某种方式实现硼氧复合对的分解。

多晶硅铸锭的晶体生长过程

多晶硅铸锭的晶体生长过程在真空熔炼过后，还要经过一个降温稳定，就进入定向凝固阶段。

这个过程既是多晶硅的晶体生长过程，也能够对回收料和冶金法多晶硅料中含有的杂质进行进一步的提纯。

（一）定向凝固和分凝现象硅液中的杂质在硅液从底部开始凝固的时候，杂质趋向于向液体中运动，而不会停留在固体中。

这个现象叫做分凝现象。

在固液界面稳定的时候，杂质在固体中的数量和在液体中的数量的比值，叫做分凝系数。

分凝系数小于1的杂质，在进行定向凝固的时候，都会趋向于向顶部富集。

富集的数量和程度，取决于分凝系数的多少。

一般来说，金属杂质的分凝系数都在10-3以下（铝大约是0.08），所以，定向凝固方式除杂，对于金属杂质比较有效；而硼和磷的分凝系数分别为0.8和0.36，因此，硼和磷的分凝现象就不是太明显。

在定向凝固提纯的同时，考虑硅的长晶工艺，使得定向凝固后的硅能够成为多晶硅锭而直接进行切片，这就是将提纯和铸锭统一在一个工艺流程中完成了。

这也是普罗的提纯铸锭炉的重要提纯手段。

由于含有杂质的硅料和高纯料的结晶和熔液的性质都不太一样，因此，提纯铸锭炉所采用的热场和纯粹铸锭炉的热场是有区别的。

普罗新能源公司目前采用自己研制的提纯铸锭一体化的专利设计，比较成功地解决了这个问题，使得真空熔炼和铸锭是在一次工艺里完成的，既较好地解决了提纯的问题，也圆满地完成了铸锭的要求。

（二）晶体生长过程定向凝固分为以下四个阶段，包括：晶胚形成、多晶生长、顶部收顶、退火冷却。

晶胚形成在熔炼过后，要把硅溶液的温度降低到1440℃左右，并保持一段时间，然后，使坩埚底部开始冷却，冷却到熔点以下6-10℃左右，即1404-1408℃左右。

RDS4.0型的炉体降低底部温度的方法是降低底部功率，和逐渐打开底部热开关的方式。

和常规铸锭炉的提升保温体和加热体方式相比，由于不存在四周先开始冷却然后才逐步到中央的过程，因此，底部温度要均匀得多。

铸锭时，底部红外测温的数据不完全是硅液底部的温度，因为，该测点和坩埚底部的硅液还隔了至少一层坩埚，因此，红外温度仅能参考，还是要根据每台炉子各自的经验数据。

太阳电池用铸造多晶硅结构缺陷和杂质的研究

太阳电池用铸造多晶硅结构缺陷和杂质的研究作者：周秉林来源：《城市建设理论研究》2013年第14期摘要：铸造多晶硅作为太阳能电池中的主要光伏材料，受到人们的广泛重视。

但多晶硅晶体在生长的过程中不可避免的存在各种缺陷，加之多晶硅中存在氧、碳等杂质，制约了多晶硅电池的效率。

因此，研究不同铸锭区域多晶硅材料的性能及其影响因素，是太阳电池与硅材料研究的一个重要课题。

关键词：太阳电池铸造多晶硅结构缺陷杂质中图分类号：TM911.1 文献标识码：A 文章编号：1引言在替代能源中，应用最广泛的是直接从太阳能得到电的太阳电池，而铸造多晶硅作为最主要的光伏材料也引起人们的关注。

但在铸造多晶硅晶体的生长过程中，不可避免的会有坩埚的玷污、硅料中已有的各种杂质污染以及热应力导致的各种缺陷。

铸造多晶硅中常见的杂质主要是氧、碳及一些过渡金属，如铁、铬、镍、铜等。

含有的晶体缺陷主要有晶界和位错两种。

这些杂质和缺陷会在禁带中引入缺陷能级，具有很强的复合活性。

这就制约了多晶硅电池的效率，使得多晶硅电池与单晶硅电池相比，效率较低。

因此，研究不同铸锭区域多晶硅材料的性能及其影响因素，是太阳电池与硅材料研究的一个重要课题。

特别是关于铸锭边缘低少子寿命区域的研究，对促进铸造多晶硅晶体生长，提高铸造多晶硅材料有效利用率有着非常重要的作用。

2 铸造多晶硅中的杂质及影响因素铸造多晶硅是通过对硅原料进行重熔铸锭而成。

硅原料主要有两种：其一，半导体工业制备单晶硅剩下的头尾料、锅底料以及没制备成功而产生的废料；其二，原生多晶硅与半导体工业废料或高纯金属硅按一定比例混掺，这是由于光伏产业的高速发展导致半导体工业边角废料生产的多晶硅远远不能满足需求，于是，有的企业便采取这种方式来获得生产电池用的多晶硅。

2.1 硅片的少子寿命及其影响因素在一定温度下，处于热平衡状态的半导体材料中的载流子浓度是一定的。

这种处于热平衡状态下的载流子则称为平衡载流子，其浓度，称为平衡载流子浓度。

毕业设计(论文)-多晶硅铸锭中的杂质和缺陷.

多晶硅铸锭中的杂质和缺陷摘要铸造多晶硅目前已经成功取代直拉单晶硅而成为最主要的太阳能电池材料。

铸造多晶硅材料中高密度的杂质和结晶学缺陷(如晶界，位错，微缺陷等)是影响其太阳能电池转换效率的重要因素。

本文综合了多组关于铸造多晶硅中的原生杂质及缺陷以及少子寿命的分布特征研究文献得到的主要结论如下：硅锭底部及顶部区域内高浓度的铁、氧等杂质为影响少子寿命值的关键因素。

此外，通过择优腐蚀结合光学显微镜以及红外扫描仪研究硅中的缺陷形态及密度分布。

结果显示位错密度大体上呈现从硅锭底部向硅锭顶部逐渐增加的趋势。

关键词：铸造多晶硅，氧，碳，铁，位错，少子寿命Defects and Impurities in Cast-Grown PolycrystallineSilicon SubstratesABSTRACTC u r r e n t l y,c a s t m u l t i c r ys t a l l i n e s i l i c o n h a s r e p l a c e d m o n o c r ys t a l l i n e s i l i c o n a s t h e m a i n p h o t o v o l t a i c m a t e r i a l s.H i g h d e n s i t y o f i m p u r i t i e s，s u c h a s o x yg e n，c a r b o n a n d i r o n，a n d d e f e c t s，s u c h a s d i s l o c a t i o n s a n d g a i n b o u n d a r i e s，p l a y a c r u c i a l r o l e o n t h e d e g r a d a t i o n o f m c-s i s o l a r c e l l s p e r f o r m a n c e.In t h i s t h e s i s T h e m a i n r e s u l t s a r e a s f o l l o w s：T h e h i g h c o n c e n t r a t i o n o f i m p u r i t i e s s u c h a s i r o n a n d o x yg e n，w h i c h c a n i n d u c e e l e c t r i c a l l y a c t i v e r e c o m b i n a t i o n c e n t e r s，i s b e l i e v e d t o b e r e s p o n s i b l e f o r t h e1i f e t i m e r e d u c t i o n i n t h e t w o s i d e s o f t h e i n g o t．F u r t h e r，t h e d e f e c t s i n m c—s i w e r e o b s e r v e d b y b o t h O M c o m b i n e d w i t h s e l e c t i v e e t c h i n g a n d S IR M．We f o u n d t h a t a s e x p e c t e d d u e t o t h e r a p i d c o o l i n g t h a t o c c u r s t h e r e a t t h e e n d o f t h e c a s t i n g p r o c e s sK E Y W O R D S：m c-S i,o x yg e n,c a r b o n,i r o n,d i s l o c a t i o n,m i n o r i t yc a r r i e r l i f e t i m e目录第一章绪论 (1)§ 1.1太阳能电池 (1)§ 1．2多晶体硅太阳电池 (2)§ 1．3多晶硅材料 (3)第二章多晶硅材料杂质及缺陷 (4)§2.1引言 (4)§ 2.2铸造多晶硅中的主要杂质 (4)§ 2.2.1 氧 (4)§ 2.2.2碳 (5)§ 2.2.3过渡族金属 (5)§ 2.3铸造多晶硅中的缺陷 (6)§ 2.3.1晶界 (6)§ 2.3.2位错 (7)§ 2.2.3应力 (10)§ 2.3多晶硅锭中杂质的分布特性 (10)§ 2-4 小结 (13)第三章铸造多晶硅的工艺研究 (14)§ 3.1 引言 (14)§ 3.2硅片的少子寿命及其影响因素 (14)§ 3.3磷扩散吸杂 (15)§3.3.1实验样品及过程 (16)§3.3.2实验结果与讨论 (16)§3.4钝化工艺 (17)§3.5小结 (18)总结 (19)参考文献 (20)致谢 (22)第一章绪论§ 1.1太阳能电池随着世界经济的发展，能源问题和环境问题显得越来越重要，直接关系到社会经济的可持续发展。

多晶硅受主杂质和施主杂质的概念

多晶硅受主杂质和施主杂质的概念一、多晶硅的基本概念多晶硅是一种由多个晶体颗粒组成的半导体材料，具有良好的导电性能和光电特性。

它被广泛应用于太阳能电池、集成电路等领域。

多晶硅的性能受到杂质的影响，其中主要包括主杂质和施主杂质。

二、主杂质的概念1. 主杂质是指对半导体材料电子结构有明显影响的杂质原子。

在多晶硅中，常见的主杂质包括磷、硼等元素。

这些主杂质在晶格中取代硅原子，导致晶格的电子结构产生变化，影响材料的导电性能和光电特性。

2. 不同的主杂质对多晶硅的影响各不相同。

以磷为例，它是一种施主杂质，可以提高多晶硅的导电性能，使其成为n型半导体材料。

而硼是一种主杂质，加入硼可以使多晶硅成为p型半导体材料。

三、施主杂质的概念1. 施主杂质是指对半导体材料导电性能有明显影响的杂质原子。

在多晶硅中，常见的施主杂质包括磷、砷等元素。

这些施主杂质可以提供额外的自由电子，增加半导体材料的导电性能。

2. 施主杂质的加入可以改变多晶硅的电子结构，使其成为n型半导体材料。

在太阳能电池制造中，常常利用磷作为施主杂质来提高多晶硅的导电性能，从而提高太阳能电池的转换效率。

四、多晶硅中主杂质和施主杂质的应用1. 在多晶硅太阳能电池中，通过控制主杂质和施主杂质的加入量和位置，可以调控太阳能电池的电子结构，提高其光电转换效率。

2. 在集成电路制造中，主杂质和施主杂质的加入可以调控晶体管的导电性能，从而实现集成电路的正常工作。

3. 主杂质和施主杂质的研究也对半导体材料的基础研究具有重要意义，有助于深入理解多晶硅的电子结构和光电特性。

五、结语通过对多晶硅中主杂质和施主杂质的概念进行了解和应用，可以更好地理解多晶硅材料的电子结构和导电性能。

对于太阳能电池、集成电路等半导体材料的应用具有重要意义，有助于材料性能的提升和产品的研发创新。

希望本文对读者对多晶硅中主杂质和施主杂质有所帮助。

多晶硅受主杂质和施主杂质的影响是一个非常重要的课题，它涉及到半导体材料的基本性质和应用。

铸造多晶硅中的金属杂质及其对硅片性能的影响aaa讲解

铸造多晶硅中的金属杂质及其对硅片性能的影响摘要：关键词：多晶硅铸造多晶硅金属杂质正文：金属杂质特别是过渡金属杂质，在原生铸锭中的浓度般都低于1×10”cm 3，但是它们无论是以单个原子形式，或者以沉淀形式出现，都对太阳能电池的转换效率有重要的影响。

近期由于硅料中所含金属杂质超标，导致多个晶锭出现电阻率严重异常而整锭报废，另外还出现较多晶棒切片后的硅片电阻率出现较大波动，对公司的经济效益带来严重的影响。

下面对铸造多晶硅中金属杂质的性质及其对硅片性能的影响进行详细的分析，为多晶硅片的生产及异常硅片的处理提供一定的参考。

1.铸造多晶硅中金属杂质的来源铸造多晶硅中的金属杂质主要有Fe，Al，Ga，Cu，Co，Ni等，铸造多晶硅中金属杂质的来源主要有以下几个方面：A．原生硅料中含有一定量的金属杂质，这也是金属杂质的一个主要来源。

目前由于硅料异常紧缺，导致一些含杂质较多的硅料在市场上流通，造成铸出的晶锭出现问题的事故时有发生。

B．在硅料的清洗，铸锭及切片的整个过程中由于使用各种金属器件接触，导致金属杂质的引入。

这也是铸造多晶硅中金属杂质含量偏高的一个主要原因。

整个工艺流程中引入金属杂质的途径有很多，例如硅料清洗过程中清洗液的残留，晶锭转运过程中使用的不锈钢转运车，多晶硅棒破碎过程中所使用的铁锤等。

2.过渡族金属在硅片中的扩散和溶解硅中金属杂质的引入可以在晶体生长过程中，或者在硅片的抛光、化学处理、离子注入、氧化或其他处理过程中首先在表面附着，随后后续的高温热处理过程中扩散进入硅基体。

A．金属杂质在硅锭中的分布在高温（>800℃）下，过渡族金属一般都有很快的扩散速度而溶解度则相对较小。

Cu、Ni为快速扩散杂质，在高温下，Cu、Ni的扩散速率甚至可以接近于液相时的扩散速率，达到10-4cm2/s 。

而其他的金属杂质，如Fe 、Cr 等为慢扩散杂质，一般比Cu 、Ni 的扩散速率慢一到两个数量级，但在高温下仍可以达到几十到几百微米每秒。

杂质与缺陷对晶体硅光伏器件性能的影响分析

杂质与缺陷对晶体硅光伏器件性能的影响分析晶体硅光伏器件是目前最常用的太阳能电池技术之一，其在太阳能转换效率上的表现较好。

然而，制备晶体硅光伏器件过程中难免会出现杂质和缺陷，这些不完美的因素会对器件的性能产生一定的影响。

本文将对杂质和缺陷对晶体硅光伏器件性能的影响进行分析。

首先，杂质对晶体硅光伏器件性能的影响是显著的。

晶体硅光伏器件中常见的杂质有氧、碳、氮、硼等。

这些杂质的存在会改变晶体硅的能带结构，从而影响光伏器件的光电转换效率和电流特性。

例如，氧杂质的存在会导致能带结构的变形，降低光生载流子的寿命，从而降低器件的光电转换效率；碳、氮等杂质会引入局域能级，增加电子-空穴对的捕获几率，同样降低了光生载流子的寿命；而硼杂质则会引入导电带中的浅陷阱，增加器件的串联电阻，影响电流特性。

其次，晶体硅光伏器件中的缺陷也会对器件性能产生重要的影响。

晶体硅中常见的缺陷有晶界、晶格缺陷、堆垛缺陷等。

这些缺陷会影响晶体硅的载流子传输过程，从而降低器件的电流特性和光电转换效率。

例如，晶界会形成电子和空穴的重新组合中心，增加载流子的复合几率，降低了器件的开路电压和短路电流；晶格缺陷会引入杂质能级，影响载流子的传输和寿命；堆垛缺陷则会导致局域电位势的形成，影响电子和空穴的运动。

此外，杂质和缺陷还会相互作用，进一步影响晶体硅光伏器件的性能。

例如，一些杂质和缺陷可相互耦合，形成复合缺陷，进一步影响器件中载流子的传输和寿命。

此外，杂质和缺陷还可能导致介质等效损耗的增加，进而降低器件的光吸收效率。

为了减小杂质和缺陷对晶体硅光伏器件性能的影响，需要通过优化制备工艺来降低杂质的含量，并通过选择合适的掺杂剂和退火条件来减少缺陷的形成。

此外，还可以利用杂质和缺陷的物理特性来优化器件结构和设计，减少其对器件性能的不利影响。

总而言之，杂质和缺陷对晶体硅光伏器件的性能有显著的影响。

了解和分析杂质和缺陷的作用机制，以及采取相应的措施来减小其影响，对于提高晶体硅光伏器件的性能具有重要意义。

毕业设计(论文)多晶硅铸锭中的杂质分布及其影响因素

多晶硅铸锭中的杂质分布及其影响因素摘要近年来，太阳电池发电受到了人们的日益重视。

硅是当前用来制造太阳能电池的主要材料，由于低成本、低耗能和少污染的优势，目前铸造多晶硅已经成功取代直拉单晶硅而成为最主要的太阳能电池材料。

深入地研究材料中的杂质分布利于生产出高成品率的铸造多晶硅锭，降低铸造多晶硅太阳能电池的制造成本，同时也是制备高效率铸造多晶硅太阳能电池的前提。

本文对多晶硅中的杂质及其分布作了深入的研究。

多晶硅中出现的杂质是影响其太阳能电池转换效率的重要因素之一。

本文利用微波光电导衰减仪(μ—PCD)，，以及扫描电镜等测试手段，对铸造多晶硅中的杂质及分布情况以及少子寿命的分布特征进行了系统的研究。

主要包括以下三个方面：氧、铁、碳在铸造多晶硅中的分布规律；铸造多晶硅所测区域内杂质的种类及分布情况；铸造多晶硅中杂质浓度的分布与材料少子寿命的关系。

采用μ—PCD测得了沿硅锭生长方向(从底部至顶部)的少寿命分布图。

结果显示距离硅锭底部3-4 cm，以及顶部3 cm的范围内存在一个少子寿命值过低的区域，而硅锭中间区域少子寿命值较高且分布均匀。

进一步通过理论分析得出多晶硅杂质分布的情况以及杂质的来源和影响杂质分布的因素。

关键词：多晶硅，碳，氧，金属Polysilicon ingots in the distribution and determinantsof impuritiesABSTRACTIn recent years, it was becoming more end more important to utilize solar energythrough solar cells．Because low-cost, low energy consumption and less pollution of the advantages of polysilicon has been successfully replaced by the current cast Czochralski silicon solar cells become the main material. In-depth study of the distribution of impurities in materials help to produce high yields of casting sil icon ingots, cast polycrystalline silicon solar cells reduce manufacturing costs, but also highly efficient preparation of cast polycrystalline silicon solar cells premise.In this paper, and distribution of impurities in silicon in depth study. Polysilicon impurities appear to influence the solar cell conversion efficiency of one of the important factors. By using microwave photoconductivity decay meter (μ-PCD),, and scanning electron microscope test means of casting silicon impurities and minority carrier lifetime distribution and the distribution of characteristics of the system. Include the following three aspects: oxygen, iron, carbon in the casting of the Distribution of polysilicon; cast polycrystalline silicon measured in the region and the distribu tion of the types of impurities; cast pol ycrystalline silicon in the impurity concentration distribution of minority carrier lifetime relationship with the material. Won by μ-PCD measurements along the ingot growth direction (from bottom to top) less life distribution. The results showed that the bottom of silicon ingots from 3-4 cm, and 3 cm at the top of therange of memory in the minority carrier lifetime value of a low area, while the middle region of silicon ingots and high minority carrier lifetime value distribution. Further obtained by theoretical analysis as well as the distribution of polysilicon impurity impurity impurity distribution of the sources and effects of the factorsKEY WORDS: polycrystalline silicon,carbon, oxygen, metals目录第一章绪论 (1)§1.1 引言 (1)§1.2 太阳能利用开发的发展趋势 (2)§1.3 铸造多晶硅的生产工艺 (2)§1.3.1 铸锭浇注法 (3)§1.3.2 定向凝固法 (3)§1.3.3 电磁感应加热连续铸造( EMCP) (4)§1.4 铸造多晶硅中主要杂质及影响 (6)§1.4.1 硅中的氧 (6)§1.4.2 硅中的碳 (8)§1.4.3 硅中的过渡金属 (9)§1.5 检测杂质的主要指标 (10)§1.5.1 少子寿命 (10)§1.6 本文研究的目的及主要内容 (10)第二章实验过程 (12)§2.1 样品制备 (12)§2.1.1 实验锭的原料组成 (12)§2.1.2 实验用坩埚及涂层 (12)§2.1.3 铸锭的运行 (12)§2.1.4 多晶铸锭的剖方及取样 (12)§2.2 样品检测 (13)§2.2.1 杂质种类及含量的检测 (13)§2.2.2 少子寿命的检测所用仪器μ—PCD (14)第三章样品检测结果及分析 (15)§3.1样品检测结果及分析 (15)§3.2 分布情况及影响因素 (16)结论 (19)参考文献 (20)致谢 (22)第一章绪论§1.1 引言随着人类社会的高速发展，环境恶化与能源短缺己成为全世界最为突出的问题。

多晶硅的制备及其缺陷和杂质

第四章多晶硅的制备及其缺陷和杂质近年来围绕太阳能级硅制备的新工艺、新技术及设备等方面的研究非常的活跃，并出现了许多研究上的新成果和技术上的突破，那么到现在为止研究的比较多且已经产业化或者今后很有可能产业化的廉价太阳能级硅制备新工艺主要是以下几种：4.1 冶金级硅的制备硅是自然界分布最广泛的元素之一，是介于金属和非金属之间的半金属。

在自然界中，硅主要是以氧化硅和硅酸盐的形态存在。

以硅石和碳质还原剂等为原料经碳热还原法生产的含硅97%以上的产品，在我国通称为工业硅或冶金级硅[1, 2]。

在工业硅生产中，是以硅石为原料，在电弧炉中采用碳热还原的方式生产冶金级硅。

冶金级硅的杂质含量一般都比较得高。

冶金级硅一般用于如下3个方面[2]：（1）杂质比较高一点的冶金级硅一般用来生产合金，如硅铁合金、硅铝合金等，这部分约消耗了硅总量的55%以上；（2）杂质比较低一点的冶金级硅一般用于在有机硅生产方面，这一部分将近消耗了硅总量的40%；（3）剩下的5%经过进一步提纯后用来生产光纤、多晶硅、单晶硅等通讯、半导体器件和太阳能电池。

以上三个方面中，其产品附加值各有不同，其中最后的一部分所产生的附加值最大。

1冶金级硅生产工艺目前国内外的工业硅生产，大多是以硅石为原料，碳质原料为还原剂，用电炉进行熔炼。

不同规模的工业硅企业生产的机械化自动化程度相差很大。

大型企业大都采用大容量电炉，原料准备、配料、向炉内加料、电机压放等的机械化自动化程度高、还有都有独立的烟气净化系统。

中小型企业的电炉容量较小，原料准备和配料等过程比较简单，除采用部分破碎筛分机械外，不少过程，如配料，运料和向炉内加料等都是靠手工作业完成。

无论大型企业还是中小型企业，生产的工艺过程都可大体分为原料准备、配料、熔炼、出炉铸锭和产品包装等几个部分，如图4-1所示为工业硅的生产工艺流程图[3]。

工业硅生产过程中一般要做好以下几个方面。

(1)经常观察炉况，及时调整配料比，保持适宜的SiO2与碳的分子比，适宜的物料粒度和混匀程度，可防止过多的SiC生成。

多晶硅中杂质含量_分布及其检测方法的探讨

2013年7月Jul．2013化学工业与工程CHEMICALINDUSTRY ANDENGINEERING第30卷Vol．30第4期No．4收稿日期：2012－04－25作者简介：李闻笛（1987－），女，硕士研究生，研究方向为高纯三氯氢硅精馏提纯模拟。

联系人：丛山，E-mail ：congshan_tju@yahoo．com．cn 櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓毄毄毄毄。

应用技术文章编号：1004－9533（2013）04－0073－06多晶硅中杂质含量、分布及其检测方法的探讨李闻笛1，廉景燕2，丛山3*（1．天津大学化工学院，天津300072；2．天津理工大学化学化工学院，天津300384；3．精馏技术国家工程研究中心，天津300072）摘要：多晶硅中杂质的组成及含量是衡量多晶硅产品质量的重要指标之一，由于其杂质组成复杂、含量低于常规检测方法检出限，这就使对多晶硅中杂质含量、分布及检测方法的研究具有重要意义。

概述了目前用于检测分析多晶硅中杂质含量、分布的方法及其优缺点；总结了近年来国内外在多晶硅杂质检测方法研究中的进展以及多晶硅中杂质的含量和分布数据，为多晶硅的检测提供了参考。

关键词：多晶硅；杂质；含量；分布；检测方法中图分类号：O657.3文献标志码：ADiscussion of Concentration ，Distribution and Detection Methods ofImpurities in PolysiliconLI Wen-di 1，LIAN Jing-yan 2，CONG Shan 3*（1．School of Chemical Engineering and Technology ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ；2．School of Chemistry and Chemical Engineering ，Tianjin University of Technology ，Tianjin 300384，China ；3．National Engineering Research Center for Distillation Technology ，Tianjin 300072，China ）Abstract ：Composition and concentration of impurities in polysilicon are important factors determining the quality of polysilicon production．Due to the complex composition and the trace concentration of impuri-ties which are below the limit of traditional detection methods ，it had great significance for the discussion of concentration and distribution of impurities in polysilicon．In this paper ，the advantages and disadvan-tages of different detection methods used for analysising and detecting the concentration and distribution of impurities were summarized．Progress in research of detection methods and data of concentration as well as distribution were also discussed ，which may provide a reference for the detection of polysilicon．Key words ：polysilicon ；impurity ；concentration ；distribution ；detection method多晶硅产业最大的特点之一就是其对产品质量分数的要求非常高，太阳能级和电子级多晶硅的质量分数分别要求达到至少6N （99.9999%）、8N （99.999999%），而杂质含量也是公认的衡量多晶硅材料质量的重要参数之一。

浅议多晶硅生产中硅芯对成品质量的影响

浅议多晶硅生产中硅芯对成品质量的影响摘要：本文通过分析多晶硅生产中硅芯质量存在的问题及其对成品棒品质的影响因素，提出了硅芯质量的有效控制措施，从而降低硅芯质量在成品棒还原生长时对其品质的影响。

关键词：多晶硅硅芯成品质量一、多晶硅生产过程中存在的硅芯质量问题在多晶硅产品的生产中，硅芯起着载体的作用，是生长原生多晶料的产品。

多晶硅成品棒是通过硅芯的导电性能使其在高温下通过化学气相沉积法生长而成的，所以，硅芯质量的水平是影响多晶硅成品棒质量的关键因素之一。

通常在多晶硅生产过程中硅芯存在的质量问题有以下几种情况。

（一）硅芯生产中有严格的生产及清洗环节，基本过程有：切料→水洗→腐蚀→清洗→烘干→装炉→拉制→出炉→检测→腐蚀→包装，而大部分企业对硅芯检测和腐蚀的控制处于盲区，控制手段缺乏。

（二）通常各企业自定的硅芯质量标准多为国标太阳能1级品以上，但实际生产中多数企业使用的硅芯合格率较低，硅芯中施主、受主杂质含量超标严重。

（三）对于硅芯电阻率的均匀度、导电型号、硅芯弯曲度等检验标准和控制措施缺乏。

（四）根据下游客户飞使用情况来看，多晶硅成品棒中普遍存在硅芯脱落现象，在脱落面上形成一层灰色或黑色氧化夹层。

（五）不合格硅芯的循环生长，使硅芯质量不断地处于恶性循环状态，成为影响成品棒质量的重要隐患。

二、硅芯质量对成品棒质量的影响因素分析（一）硅芯杂质含量对成品棒质量的影响（二）硅芯表面的腐蚀硅芯的腐蚀工序对于高纯多晶硅的生长极为重要，经过腐蚀工序的硅芯表面无杂质、油污和氧化物的存在，且表面光亮，无其他色泽。

正常的情况是当还原炉通入物料后，硅芯表面开始结晶，但是这个结晶会“衔接”硅芯表面的晶核“无缝”地生长。

没有经过腐蚀工序的硅芯在生长多晶硅时，易在硅芯和沉积层之间形成灰色或黑色的氧化夹层，而且在硅芯表面上后续的晶体生长中，晶体没有接着硅芯表面的晶核继续生长而造成硅芯剥离现象，出现硅芯剥离现象，就是在硅棒开始生长期间，结晶“另起锅灶”，生成新晶核再生长，产生这种现象的原因是硅芯表面出现了异常，其原因有：1、硅芯表面有固体脏物或氧化层未完全腐蚀而造成的；2、还原炉开始生长时所需的氢气露点与氧含量超标时，在高温下，硅易氧化或是三氯氢硅水解而形成夹层；3、在硅芯完全击穿过程中或刚击穿后，此时硅芯表面温度较低，硅易氧化而形成夹层；4、硅芯在击穿后，若硅芯表面温度没有调整到稍高于正常反应温度时，此时一旦送入冷的物料，硅芯表面温度会骤然下降，使硅芯表面易氧化形成夹层。

铸造多晶硅锭常见问题

铸造多晶硅锭常见问题铸造多晶硅锭常见问题本文介绍了多晶硅锭生产过程中遇到的各种异常情况，分析这些异常产生的原因，提出了一些相关的预防及改善措施。

1、硅液溢流多晶硅铸锭包括加热、熔化、长晶、退火、冷却五个工艺步骤，其中硅料在熔化过程中或熔化完以后可能会因其盛放的石英陶瓷坩埚破裂，从坩埚内流出，常简称硅液溢流。

高温硅液体流到溢流丝上面，使溢流丝熔断，触发溢流报警，系统进入紧急冷却。

一般溢流发生在熔化阶段及长晶阶段，特别是在熔化后期及长晶初期发生的溢流最为常见。

溢流以后不但意味着该炉次没有硅锭产出，而且轻则损失几公斤硅料，重则造成热场部件的重大损失甚至安全事故，因此溢流是多晶硅铸造最严重也是较为常见的生产异常。

造成硅液溢流的可能原因大概有以下几点。

1）坩埚隐裂。

用来盛放硅锭的坩埚为石英陶瓷材料，其制作方式有注浆成型和注凝成型两种方式，但不论哪种方式制作的坩埚，都会存在隐裂，气孔等缺陷，这些坩埚在出厂以前一般都会经历两道以上的采用显影液透光检查过程，但仍可能会有漏检的坩埚，另外坩埚在运输过程中或搬运过程中会遇到震动或磕碰，都会导致坩埚产生隐裂，如果这些缺陷在装料前没有检测到，很有可能在熔化过程中出现硅液溢流现象。

因此，坩埚拆箱以后，在喷涂前应该严格检测，使用强光灯源对坩埚五个面透光检测是一种较为方便有效的方法。

2）装料挤压。

装料过程中，靠近坩埚边角的位置特别是四个竖棱角位置，如果有大块儿的硅料靠近坩埚，硅料之间特别注意需要留有一定空隙，一般以2cm以上最佳，一旦装料过挤，可能引发溢流产生。

这是因为，硅料熔化从中上部开始，而硅的固体密度为2.33g/cm3，液体密度为2.53 g/cm3。

一旦装料过于拥挤，液体硅流到坩埚底部以后可能会因温度过冷而凝固，如果没有空间供其膨胀，会对坩埚壁产生挤压作用，导致坩埚破裂溢流。

越是靠近边角的位置，应力越集中，越容易因装料不合理而溢流，溢流的部位实际上也往往出现在坩埚四个立棱处附近，硅锭脱模后仔细观察溢流位置对应坩埚内壁，经常会发现硅料挤压氮化硅涂层和坩埚内壁的痕迹。

多晶硅铸锭炉中加热器结构对硅锭中杂质分布的影响分析

参考文献
工业与信息化
TECHNOLOGY AND INFORMATION
多晶硅铸锭炉中加热器结构对硅锭中杂质分布的影响分析
孟庆超王子谦潘明翠夏新中刘磊英利能源（中国）有限公司河北保定 071000
摘要对多晶硅铸锭炉中的硅料熔化过程和晶体生长过程进行计算机模拟和实验分析，并结合实验硅锭的晶体品质，研究加热器结构和位置对硅锭中杂质分布规律的影响。研究结果表明，加热器结构和位置会直接影响整个铸锭过程中的固液界面形状和熔体流动模式，从而影响多晶硅锭中的杂质分布。针对不同铸锭炉型优化加热器结构和位置有利于降低多晶硅锭的杂质损失，提高整锭晶体品质。关键词铸锭炉；加热器；固液界面；熔体流动；杂质
2.2 加热器结构和位置对固液界面形状和熔体流动模式的影响
模拟结果和运行记录显示，JJL01和JJL02中的固液界面形状和熔体流动模式具有很大差异。
在硅料熔化后期，JJL01和JJL02的固液界面虽然都是凸形，但JJL02的界面凸度明显大于JJL01，整体化料速率也明显加快。即，增加侧部加热器后，坩埚侧壁接受的热量辐射明显增加，坩埚边部位置和中心位置的硅料熔化速率有了明显差异。与JJL01相比，JJL02中的硅料熔化时间明显缩短，从坩埚侧壁和坩埚底部扩散进入硅熔体的杂质含量也有所降低。
2.3 熔体流动方向和长晶界面形状对硅锭中杂质分布的影响跟踪大量实验锭发现，JJL01和JJL02所铸硅锭在杂质分布方面有着截然不同的规律。JJL01易在中心硅块的中下部产生大量杂质损失；JJL02则更倾向于在边部硅块的顶部位置出现点状杂质，与JJL01相比，整锭杂质损失明显降低。结合前文的模拟结果分析认为，对于JJL01，由于晶体生长阶段的固液界面形状较为平坦，界面前沿的熔体流动方向是自坩埚侧壁流向硅锭中心位置，不但不能及时带走结晶时分凝到熔体中的杂质，还会对坩埚侧壁形成冲刷作用，将从坩埚侧壁扩散进入熔体的杂质带到中心界面前沿，导致中心位置的杂质浓度升高，从而令杂质在硅锭中心位置聚积。 JJL02中，长晶界面前沿的熔体流动方向与JJL01相反，是从硅锭中心位置流向坩埚侧壁，能够快速带走中心界面前沿分凝的杂质。此外，JJL02中的长晶界面形状相对较凸，也有利于杂质向硅锭边部分凝。但相对的，晶体生长末期，熔体最后凝固的位置，即边部硅块的顶部较易出现杂质损失。针对这种情况，使用高纯硅料、高纯坩埚和提高坩埚涂层质量可以有效提高硅锭利用率。