铸造多晶硅制备技术的研究进展
铸造多晶硅杂质和缺陷处理工艺研究进展
铸造多晶硅杂质和缺陷处理工艺研究进展摘要：近年来，低成本和高效率的多晶硅已经成为最主要光伏材料之一。
本文从太阳能电池制备工艺角度出发，综述了国内外近年来关于对铸造多晶硅杂质和缺陷处理方面的工艺研究进展。
分析比较了各种处理工艺，包括磷吸杂、铝吸杂、磷铝共吸杂和多孔硅吸杂对杂质吸除效果、少子寿命的影响。
也分析了钝化和热处理工艺对多晶硅材料性能的影响。
综合考虑成本要求和除杂效果，高温P-AI联合吸杂以及多孔硅吸杂是较好的选择，它们可能在未来的铸造多晶硅除杂工艺领域中占据重要地位。
一、引言随着国际原油的价格突破100美元/桶，能源问题变得愈来愈严峻。
与此同时，环境问题也要求新能源能够替代化石能源。
自1954年贝尔实验室研制出第一块太阳电池以来，光伏材料为基础所制得的太阳电池直接将太阳能转化为电能，这被公认为解决能源和环境问题最有效的途径之一。
在过去的五年中，光伏产业的年增长率超过了40%，成为目前发展最快的产业。
2006年，全球太阳能电池产能达到了2520MWp，创造了一个价值120亿欧元的产业。
据商业分析，2010年的太阳能产值将达到400亿欧元。
多晶硅作为太阳能电池的主要原料之一，以其相对低廉的成本，成为最重要的原材料，目前已经占据市场50%以上的份额，并且市场份额还有继续扩大的趋势。
但是，由于太阳能用多晶硅原材料很多都来源于微电子工业的头尾料，从而导致太阳能用铸造多晶硅中存在大量的微缺陷和氧、氮、碳等非金属杂质，以及较多的铁、铜、镍、锰、钛等金属杂质。
多晶硅中位错、晶界等这些扩展缺陷存在的悬挂键和金属杂质是少数载流子的复合中心，这些金属杂质和微缺陷在硅禁带中引人了深能级，成为光生少数载流子的复合中心，从而减少了少数载流子的寿命，严重影响了太阳电池的光电转换效率。
如何消除这些因素对多晶硅电池的影响就成为当前研究的主要课题之一。
本文从太阳能电池制备工艺角度出发，综述了国内外近年来关于对铸造多晶硅杂质和缺陷的处理方法的报道，分析比较了各种处理工艺对杂质吸除效果、少子寿命的影响，并对未来的技术和工艺发展的趋势做出了展望。
多晶硅制备技术的研究现状
多晶硅制备技术的研究现状一、传统溶液法制备多晶硅1.传统的溶液法制备多晶硅是最早也是最常见的一种制备方法。
该方法是将硅原料和溶剂溶解在一起，然后通过适当的工艺进行结晶，最后得到多晶硅。
2.早期的溶液法制备多晶硅存在着成本高、能耗大、产量低等问题。
为了克服这些问题，研究者通过改变制备条件，如控制温度、浓度、搅拌速度等，以及添加一些助剂来改善制备过程。
3.近年来，随着研究的深入，许多新型的溶液法制备多晶硅的技术被提出。
例如，采用低成本的硅源，如废硅片、废硅片、冶金硅等，通过一系列的提纯步骤来获取高纯度的硅；采用微乳液法、溶剂热法等新型溶液制备方法，可以提高多晶硅的晶粒度、晶界质量等。
二、气相法制备多晶硅1.气相法制备多晶硅是近年来发展起来的新型制备方法。
该方法是通过气相沉积或气相热解技术，将硅原料气体转化为固态多晶硅纤维或粉末。
2.气相法制备多晶硅具有成本低、生产效率高、能耗小等优点，因此受到了广泛关注和应用。
目前，主要有两种气相法制备多晶硅的技术，即化学气相沉积法和热解法。
3.化学气相沉积法是利用化学反应，在合适的温度下将气态硅源转化为多晶硅。
热解法是将硅源气体在高温下分解，生成多晶硅纤维或粉末。
这两种方法都可以通过改变制备条件来控制多晶硅的性质。
4.近年来，研究者通过改进气相法的制备工艺和设备，提高了多晶硅的制备效率和质量。
例如，采用高温化学反应炉、激光烧结技术等先进设备，可以控制多晶硅的晶粒尺寸、形貌等。
总结起来，多晶硅的制备技术已经取得了很大的发展。
随着材料科学和工程技术的进步，多晶硅的制备工艺将不断改进和完善，以满足不同领域对多晶硅材料的需求。
多晶硅的生产工艺及研究
多晶硅的生产工艺及研究多晶硅是一种重要的半导体材料，广泛用于太阳能电池、集成电路、纳米材料等领域。
其生产工艺包括多晶硅的制备和提纯两个主要环节。
本文就多晶硅的生产工艺和研究进展进行介绍。
多晶硅的制备工艺通常采用“气相法”和“熔体法”两种主要方法。
其中，气相法包括氯化硅还原法和化学气相沉积法（CVD法），熔体法主要包括熔化再冷却法和微扩散法。
氯化硅还原法是多晶硅制备的传统工艺，其步骤包括将氯化硅与还原剂（如氢气或硅烷）在高温下反应生成多晶硅，然后通过淬灭和粉碎处理获得多晶硅块。
这种方法工艺简单，但存在环境污染和资源浪费的问题。
化学气相沉积法（CVD法）是一种高温下生成多晶硅的工艺，在低压和高温的条件下，将硅单质在载气（如氮气）中变成硅烷化合物，再在基片表面上沉积生长为多晶硅。
该方法可以控制多晶硅的晶粒大小和结构，但设备复杂，生产成本较高。
熔体法是将硅原料（如硅石、硝酸硅等）熔化后再冷却成固体多晶硅。
熔化再冷却法是通过将硅原料加热至高温熔化为熔体，然后缓慢冷却使之结晶成多晶硅块。
该方法操作简单，但存在杂质的问题。
微扩散法是在前一种方法的基础上，添加控制条件，如固相渗入、外部氧化剂等，来控制多晶硅的结构和纯净度，从而提高材料的质量。
多晶硅的提纯工艺包括区熔法和等离子体炼炉法两种主要方法。
区熔法是将多晶硅块在高温梯度下往返扫过，使杂质分布在梯度区域中，从而提高材料的纯度。
等离子体炼炉法则是利用高温等离子体炉将多晶硅块加热至高温，利用等离子体液体交互作用力使杂质从多晶硅中析出，从而提高材料的纯度。
多晶硅的研究主要集中在杂质控制、晶粒控制和能效提高等方面。
杂质控制是多晶硅研究的重点之一，因为杂质对多晶硅电子性能的影响十分显著。
目前的研究主要集中在减少杂质含量、改善杂质分布和控制杂质降解等方面。
晶粒控制是另一个重要的研究方向，因为晶粒尺寸对多晶硅的导电性能和光学性能有着重要的影响。
研究目标主要是通过改变制备工艺和添加控制条件来控制晶粒尺寸。
冶金法制备太阳能级多晶硅研究现状及发展趋势
冶金法制备太阳能级多晶硅研究现状及发展趋势谭毅;郭校亮;石爽;董伟;姜大川;李佳艳【摘要】Purification polycrystalline silicon by metallurgical method is the only way for our country to escape the dependency of silicon feedstock, and to develop low-cast and environmental friendly process for SOG-Si. Since its emergence, metallurgical method has undergone three research surges. The third development is under the leading and promotion of our country's research and industry workers, obtaining considerable useful scientific theory and practical experience. In this paper, from the definition of metallurgical method, the basic theories of metallurgical method, including saturated vapor pressure principle, segregation mechanism and differences in mechanism of oxidation, are analyzed in detail; moreover, technologies and their progress derived from the mechanisms are presented. At the end, the trend of metallurgical method is forecasted.%冶金法是我国走出硅原料依赖,发展低成本、环境友好的太阳能级多晶硅制备技术的必经之路,冶金法自诞生以来在世界范围内经历了三次研究高潮,第三次正是在以我国科研和产业工作者为主导和推动下发展的,并形成了大量有益的科学结论和实践经验.本文从冶金法的界定开始,详细分析了冶金法提纯的理论基础,饱和蒸汽压机理、偏析机理和氧化性差异机理,介绍了以上机理所衍生出的技术方法及进展,并对冶金法的发展前景进行了展望.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】7页(P90-96)【关键词】光伏产业;冶金法;提纯;太阳能级多晶硅【作者】谭毅;郭校亮;石爽;董伟;姜大川;李佳艳【作者单位】大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学辽宁省太阳能光伏系统重点实验室,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TF89太阳能作为可再生能源，储量巨大、清洁无污染、来源稳定且不受地域限制，是解决未来能源紧缺的理想选择，已成为世界各国广泛研究和推广使用的重要能源。
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。
多晶硅的生产工艺及研究
多晶硅的生产工艺及研究1.引言多晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于太阳能电池、集成电路和微电子设备中。
它具有较高的电导率和热导率，因此在能源转换和电子器件方面具有巨大的应用潜力。
本文将介绍多晶硅的生产工艺及相关研究。
2.多晶硅的制备方法多晶硅的制备方法通常包括以下几个步骤：2.1原料制备：将硅砂经过粉碎、筛分和洗涤等处理，得到纯度较高的硅粉。
2.2单晶硅的生长：将硅粉在高温环境下进行还原反应，得到单晶硅块。
2.3多晶硅的制备：将单晶硅块经过熔化、晶化和切割等处理，得到多晶硅块。
2.4多晶硅片的制备：将多晶硅块经过切割、抛光和清洗等处理，得到多晶硅片。
3.多晶硅的电化学沉积法电化学沉积法是一种制备多晶硅的重要方法。
它利用电解质中的离子进行电极反应，沉积出多晶硅薄膜或纳米颗粒。
该方法具有简单、可控性强和成本低等优点，广泛应用于太阳能电池和微电子器件中。
4.多晶硅的激光熔化法激光熔化法是一种利用激光高能量密度对硅材料进行局部熔化和凝固的方法。
该方法可以获得高纯度、低缺陷的多晶硅薄膜，并具有较高的结晶度和电学性能。
该方法广泛应用于太阳能电池的制备中。
5.多晶硅的晶体生长技术多晶硅的晶体生长技术是一种通过控制晶界生长来提高多晶硅的结晶质量和电学性能的方法。
该技术包括定向凝固法、温度梯度法和溶液热法等。
这些方法通过调节温度梯度和晶体生长速度等参数，可以获得较大晶界能量和较高的晶界能垂直度，从而提高多晶硅的结晶质量和电学性能。
6.多晶硅的表面处理技术多晶硅的表面处理技术是一种通过改变表面形貌和化学性质来改善多晶硅的光吸收性能和光电转换效率的方法。
常用的表面处理技术包括湿法刻蚀、化学气相沉积和表面涂覆等。
这些技术可以形成纳米结构、提高表面反射率和降低表面缺陷密度，从而提高多晶硅的光吸收性能和光电转换效率。
7.多晶硅的尺寸效应研究多晶硅的尺寸效应研究是一种通过调控多晶硅的尺寸和形貌来改善其电学性能和光电转换效率的方法。
多晶硅制备技术的研究与改进
多晶硅制备技术的研究与改进多晶硅是一种非常重要的材料，广泛应用于光伏、半导体等领域。
在多晶硅制备技术方面，常见的方法有气相法、液相法和固相法。
这些方法各有优劣，需要不断进行研究与改进。
首先，气相法是制备多晶硅的主要方法之一、它通过热解SiHCl3等硅源气体，使硅沉积在衬底上，形成多晶硅。
然而，气相法存在一些问题，如制备工艺复杂、设备需要高温高压、成本高等。
为了解决这些问题，研究者们进行了一系列的改进。
一项改进是采用低压条件下进行气相法制备多晶硅。
传统的气相法需要高温高压，而低压条件下的气相法可以降低设备的成本，提高制备效率。
此外，低压条件下还能够提高杂质去除效果，提高多晶硅的晶格质量和光伏效率。
另一项改进是采用化学气相沉积（CVD）方法制备多晶硅。
CVD方法通过加热硅源气体并将其分解沉积在衬底上，形成多晶硅。
相比传统的气相法，CVD方法具有反应速度快、渗透性好等优势。
因此，研究者们通过改进CVD方法的反应温度、反应气体组成等条件，不断提高多晶硅的制备效率和质量。
除了气相法外，液相法也是一种常用的多晶硅制备方法。
液相法通过将硅源溶解在溶液中，然后将溶液进行蒸发和析晶，形成多晶硅。
然而，传统的液相法制备多晶硅过程中存在一些问题，如杂质含量高、析晶过程不稳定等。
为了解决这些问题，研究者们进行了相应的改进。
一项改进是采用等离子体辅助化学气相沉积（PECVD）液相法制备多晶硅。
PECVD液相法通过在反应体系中引入等离子体，提高溶液中硅源的活性和析晶速率，降低杂质含量，改善多晶硅的质量。
此外，PECVD液相法还可以实现多晶硅的局部析晶，提高多晶硅的薄膜尺寸和均匀性。
还有一种改进是采用溶胶-凝胶法制备多晶硅。
溶胶-凝胶法通过将硅源溶解在溶液中，形成胶体溶胶，然后经过凝胶、烧结等步骤，形成多晶硅。
相比传统的液相法，溶胶-凝胶法具有制备过程简单、工艺灵活等优点。
研究者们通过改进溶胶-凝胶法的制备条件和杂质去除方法，取得了一定的进展。
多晶硅制备技术的研究现状
多晶硅制备技术的研究现状作者：段昊院系：化学化工学院学号：1502070117日期：2009/10/24多晶硅制备技术的研究现状段昊，中南大学，化学化工学院，1502070117摘要：多晶硅是当今社会在能源和信息产业的重要无机材料，他具备单晶硅和非晶硅的诸多优点，广泛用于制造太阳能电池及半导体。
高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料，在短期内，还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。
目前多晶硅生产制备的多种生产工艺路线并存，本文主要讨论了制备多晶硅的不同方法及差异。
关键字：多晶硅，制备，晶化，气象沉积。
引言：自从半导体工业发展以来，硅作为性能优良的半导体材料受到人们的重视。
硅有单晶硅，多晶硅和非晶硅等形态，多晶硅兼具单晶硅和非晶硅的大部分优点于一身，以及相对较成熟的单晶硅制造工艺被沿用到多晶硅的制备中，人们对多晶硅制备的研究兴趣愈发浓厚。
多晶硅主要应用于半导体工业及制造太阳能电池上，占多晶硅总需求的90%以上。
目前有两个应用方向有发展潜力：一是大晶粒多晶硅,具有远大于非晶硅,并与单晶硅可相比拟的高载流子迁移率,常代替非晶硅应用于薄膜晶体管(TFT)的有源层,因此不仅可以取代非晶硅用于液晶显示器件(LCD),而且用它制作的互补MOS(CMOS)电路可以实现LCD一体化,即把外围驱动电路和显示屏做在同一衬底上;另一方面,多晶硅薄膜在光照下,无非晶硅薄膜材料在受到长时间的光照之后,光电导和暗电导的性能均有所降低的光致亚稳效应(S-W效应),而且带隙较窄,对可见光能有效吸收,被公认为是高效率和低功耗的光伏材料,因为在太阳电池制作上的应用十分成功。
本文总结了多晶硅制备的一些方法。
制备方法：目前多晶硅制备方法有铸造法[1]和低温合成法[2]两大方法。
其中铸造法有浇铸法，定向凝固法，电磁感应加热连续铸造法等；低温合成则分为化学气象沉积(CVD)和非晶硅薄膜晶化两类。
非晶硅薄膜晶化又有金属诱导横向晶化，准分子激光诱导等方法；化学气象沉积则有触媒化学气象沉积(CAT-CVD)，电感耦合等离子体化学气象沉积(ICP-CVD)，等离子体增强气象沉积(PECVD)，热丝化学气象沉积(HWCVD)等。
多晶硅技术研究报告
多晶硅技术研究报告多晶硅（Polysilicon）是一种重要的太阳能材料和半导体材料，被广泛应用于光伏发电和集成电路制造。
该技术的研究和发展对于提高电力供应的可持续性和推动新一代电子产品的创新具有重要意义。
本报告将从多晶硅的制备工艺、性质及应用方面进行详细分析和探讨。
多晶硅的制备工艺主要包括气相法和电解法两种。
气相法是通过硅原料与氯化物气体反应产生氯化硅，并通过热解还原获得多晶硅。
电解法则是将氯化硅溶液电解，在电解槽中形成多晶硅。
这两种方法各有优势和限制，其中气相法的成本更低，但产量较小，而电解法的产量较高，但成本相对较高。
多晶硅具有许多优良的物理和化学性质，使得它成为制造太阳能电池的理想材料。
它具有高绝缘性、稳定的电特性和较低的费用，可以有效地转化太阳能为可用的电能。
此外，多晶硅还具有良好的机械性能，可以满足电子器件对于结构强度和稳定性的要求。
多晶硅在光伏发电领域的应用非常广泛。
多晶硅制成的太阳能电池具有高效能、稳定性好、寿命长的特点，是目前最主要的太阳能电池材料。
多晶硅在集成电路制造领域也具有重要地位，可以制造出高集成度和高性能的集成电路。
此外，多晶硅还可以广泛应用于液晶显示器、光电器件、传感器等高新技术领域。
然而，多晶硅制备过程中也存在一些问题和挑战。
首先，制备多晶硅需要大量的能源和原材料，给环境带来一定程度的污染。
其次，多晶硅材料的成本较高，制造成本也较高。
此外，多晶硅的生产过程中还存在能源消耗高、设备磨损严重等问题，需要进一步改进和优化制备工艺。
总之，多晶硅技术的研究和发展对于提高可再生能源利用效率和推动电子科技的进步具有重要作用。
随着科技的进步和工艺的改进，多晶硅技术将会在太阳能发电和半导体器件领域发挥更重要的作用。
为了进一步推动多晶硅技术的发展，需要加强国际合作和加大科研投入，开展更加深入的研究和探索。
相信在不久的将来，多晶硅技术将会取得更大突破，为能源和电子科技的发展做出更大的贡献。
多晶硅制备方法及其应用研究
多晶硅制备方法及其应用研究第一章：绪论多晶硅是一种重要的材料，它被广泛用于太阳能电池板、集成电路、光伏电池等领域。
在多晶硅的制备过程中，困扰人们的问题包括成本高、能源消耗大、工艺复杂等。
因此，研究多晶硅的制备方法及其应用是当前的热点问题。
本章将介绍多晶硅的基本概念、应用领域以及研究意义和现状。
第二章：多晶硅制备方法多晶硅制备的方法主要包括气相法、液相法和固相法三种。
其中，气相法是目前应用最广泛的一种方法，主要是通过化学气相沉积（CVD）和热氧化还原（HOR）两种方法来制备多晶硅。
液相法主要是通过晶种法、远心熔法和液相浸渍法来制备多晶硅。
固相法是通过气相沉积的方式将单晶硅转化为多晶硅。
2.1 气相法2.1.1 化学气相沉积法化学气相沉积法（CVD）是制备多晶硅的一种重要方法，其原理是在高温、低压条件下让硅源物质分解成单质硅并沉积到基片上形成多晶硅膜。
CVD主要分为热CVD和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）两种。
2.1.2 热氧化还原法热氧化还原法（HOR）是通过将硅源物质加热氧化成SiO2，再还原成Si来制备多晶硅。
该方法的优点是操作简单、成本低，但需要较高的反应温度。
2.2 液相法2.2.1 晶种法晶种法是一种通过划线法在单晶硅上刻蚀出棱角形状的“划痕”，然后将该棱角破碎形成微小的单晶硅颗粒，用这些颗粒作为生长开始点，在含硅溶液中生长出多晶硅的方法。
2.2.2 远心熔法远心熔法主要是通过将硅源物料装在远心炉陶瓷钵中，通过离心力的作用将熔融的硅源物质喷到基片上，形成多晶硅层的方法。
该方法具有高速生长、操作简便等优点。
2.2.3 液相浸渍法液相浸渍法主要是通过在多孔硅膜表面浸渍含硅液体，再通过干燥和烧结等过程使硅源物质渗透到孔隙中沉积成多晶硅的方法。
该方法具有制备出较细小的多晶硅颗粒和孔隙度可控的优点。
2.3 固相法固相法主要是通过将单晶硅表面进行气相硅化反应，将其转化为多晶硅。
该方法具有高度可控性和良好的晶体品质。
太阳电池用多晶硅铸锭技术研究进展
太阳电池用多晶硅铸锭技术研究进展【摘要】目前多晶硅太阳电池是光伏市场最重要的产品。
本文以产业界的多晶硅铸锭技术为主线，详细分析了该领域的技术发展过程，并提出未来多晶硅铸锭技术发展的方向。
【关键词】多晶硅；太阳电池；光伏；定向凝固；新能源0 引言多晶硅太阳电池由于产量大、性价比高，占据着超过50%的光伏产品市场份额[1]。
多晶硅太阳电池所用多晶硅片由铸锭在经过开方、切片制备而得到。
多晶硅铸锭一般由定向凝固法（directional solidification，ds）生长得到，代替了单晶硅的拉制过程，能耗少、产量大，因而成本大大降低。
另外，多晶硅铸锭本身是方形的，所以也减少了开方时的材料损失，因而增加了其竞争力。
1 多晶硅铸锭技术发展状况传统的多晶硅铸造方法，将化料和结晶放在两个不同的坩埚完成，二次污染严重，设备复杂。
而后发展了热交换法及布里奇曼法，这两种方法都是把熔化及凝固置于同一坩埚中，从而避免了坩埚二次污染。
两者的主要区别是：布里奇曼法在晶体生长时固/液界面的位置基本保持不变，坩埚向下移动，从而保证在结晶过程中界面上温度梯度基本维持稳定，此方法的固液界面略向下凹，这有利于扩大晶粒尺寸和减小晶体缺陷。
目前，通过布里奇曼法可生产出横截面尺寸大于600 mm×600 mm的重量超过300 kg的多晶硅锭；而热交换法在结晶过程中坩埚不动，从坩埚的底部进行主动散热，造成温度梯度，从而实现多晶硅结晶，该方法坩埚与加热器在硅料的熔化过程及整个生长过程中均无相对运动。
其优点是结构简单，易实现自动化，而且结晶完成后一直保持在高温区域，可实现“原位”退火，降低了晶体内部热应力，进而减少晶体内位错密度。
缺点是随着凝固过程的进行，固/液界面位置逐渐升高，温度梯度随结晶高度的增加而逐渐减小，生长速率逐渐减少为零，因而硅锭生长高度受到限制。
技术进一步发展，以gt advanced technology公司为代表的定向凝固方法成为主流，占据市场的绝对领先份额。
多晶硅技术研究报告
多晶硅技术研究报告一、引言多晶硅是一种用于制造太阳能电池的材料，其具有高电导率和较高的光电转换效率。
随着可再生能源领域的迅猛发展，多晶硅技术研究变得越发重要。
本报告将介绍多晶硅技术的原理、制备方法以及应用领域。
二、多晶硅技术原理多晶硅指的是由许多晶粒组成的硅材料。
多晶硅的晶粒是由许多原子组成的晶体结构，这种结构使得电子能在材料中自由传导，从而提高了导电效率。
多晶硅的光电转换效率较高，使其成为太阳能电池的理想材料。
三、多晶硅制备方法1.过程工艺：多晶硅的制备过程主要分为三个步骤，即硅原料的制备、硅原料的熔融和晶体的形成。
首先，通过高温熔炼硅矿石或硅粉，得到纯净的硅原料。
然后，将硅原料在高温下熔化，使其变成硅液。
最后，将硅液冷却至适当温度，使其形成多晶硅晶体。
2.制备设备：多晶硅的制备通常需要使用特殊的制备设备，如熔炼炉和晶体生长炉。
熔炼炉用于将硅原料加热至高温并熔化，而晶体生长炉则用于冷却和形成多晶硅晶体。
3.工艺优化：多晶硅制备过程中，可以通过优化工艺参数和控制条件来提高晶体质量和产量。
例如，控制熔融温度、熔化时间和冷却速率等参数可以改善多晶硅晶体的晶粒尺寸和分布。
四、多晶硅技术应用领域1.太阳能电池：多晶硅是太阳能电池最常用的材料之一、通过将多晶硅制备成薄片，并在其表面上涂覆光电转换层，可以将太阳能转化为电能。
多晶硅太阳能电池具有较高的转换效率和较长的使用寿命，是目前太阳能行业最主要的产品之一2.半导体器件：多晶硅还可以用于制造其他半导体器件，如集成电路和传感器。
多晶硅具有优良的电导率和较高的热稳定性，使其成为制造高性能电子器件的重要材料之一3.能源储存：多晶硅可以作为储能设备的电极材料，用于制造锂离子电池和超级电容器等能源储存设备。
其高电导率和较大的比表面积有助于提高储能设备的性能。
4.光电子器件：多晶硅也可以应用于制造光电子器件，如光电二极管和激光器等。
通过控制多晶硅的晶粒形态和尺寸，可以调节其光学特性，实现光电子器件的优化设计。
铸造多晶硅的工艺现状（1）
铸造多晶硅的工艺现状（1）附件1铸造多晶硅的工艺现状摘要：当今多晶硅已经成为最主要的光伏材料，而且在太阳能电池生产领域中,铸造多晶硅电池占有主导地位。
而在铸造多晶硅中，它的工艺相对成熟，对材料的缺陷和杂质的研究日趋深化。
在本文中，主要阐述的是铸造多晶硅的方法和工艺现状。
关键词：铸造多晶硅;电磁感应冷坩埚连续拉晶法;杂质;位错The Present Technology of Cast Multicrystalline SiliconCAI Guan-ChangAbstract:at present, the polysilicon has become the main photovoltaic materials. In solar cell production, the cast polycrystalline cells occupy a dominant position. And in casting multicrystalline silicon, its techn ology is relatively mature research on the material defects and impurities, and the increasingly deepening. In this paper, mainly elaborates the method and process of cast multicrystallie silicon.Keyword：Cast multicrystalline silicon ;Electromagnetic induction cold crucible continuous pulling method; impurity;dislocation.0引言以光伏材料为基础所制得的太阳电池直接将太阳能转化为电能，这被公认为解决能源与环境问题最有效的途径之一。
多晶硅生产的研究现状及发展趋势
多晶硅生产的研究现状及发展趋势摘要：多晶硅是半导体工业、电子信息工业和太阳能光伏电池产业中最重要、最基本的功能材料，多晶硅太阳能电池的生产需要多晶硅材料，而集成电路用硅单晶生产也需要多晶硅，其重要性不言而喻。
关键词：多晶硅；生产方法；发展趋势多晶硅是单质硅的一种形态。
当熔融单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，晶核生长成不同取向的晶粒，这些晶粒结合形成的晶体称为多晶硅。
多晶硅通常是深银灰色，不透明，具有金属光泽和性脆，常温下不活泼。
基于此，本文探讨了多晶硅生产方法及其发展趋势。
一、多晶硅的定义及产品分类1、定义。
当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，若这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。
2、产品的分类。
①冶金级硅(MG)：是硅的氧化物在电弧炉中被碳还原而成。
一般含Si为95%左右，高达99.8%以上。
②太阳级硅(SG)：纯度介于冶金级硅与电子级硅之间，至今未有明确界定。
一般认为含Si在99.99%～99.9999%。
③电子级硅(EG)：一般要求含Si＞99.9999以上，超高纯达到99.9999999%～99.999999999%。
二、多晶硅主要应用领域多晶硅根据纯度的不同，分为冶金级、太阳能级、电子级三种。
多晶硅纯度分类，通俗的说法是用几个9来表示，如太阳能级多晶硅纯度为7～9个9(即99.99999％～99.9999999％)，电子级在1O个9(99.99999999％)以上的纯度。
而专业划分太阳能级多晶硅、电子级多晶硅的标准，则针对硼(B)和磷(P)杂质的含量而言。
冶金级多晶硅主要用于制取高纯多晶硅，本身无工业应用价值。
太阳能级多晶硅主要用于太阳能电池光伏产业及太阳能伴热方面，消耗量占整个多晶硅生产的95％以上。
多晶硅生产太阳能电池有2种形式：一是直接用多晶硅制作太阳能电池板；二是用多晶硅拉制单晶，用单晶硅来制作太阳能电池板。
前者成本低，但多晶硅材料质量比单晶硅差，有许多晶界存在，电池效率比单晶硅制电池低，且晶向不一致，表面织构化困难。
多晶硅制备技术的研究与改进
多晶硅制备技术的研究与改进一、背景介绍多晶硅制备技术是太阳能电池制造中最为重要的关键技术之一。
随着太阳能产业发展的迅猛，对高质量、低成本的多晶硅的需求不断增加。
多晶硅制备技术研究的成果，对推动太阳能电池及其应用的发展，具有重要的战略意义。
二、传统多晶硅制备技术的缺陷传统的多晶硅制备方法主要有两种：硅烷热解法和氯化氢气相沉积法。
这两种方法都存在一些缺陷，如硅烷热解法需要高温高压条件下反应，设备成本高，操作难度大，氯化氢气相沉积法则需要耗费大量的电能，成本也相对较高。
三、多晶硅制备技术的研究进展为了解决多晶硅制备技术中存在的缺陷，近年来，科学家们在这一领域进行了大量的研究。
目前最为流行的多晶硅制备技术是直接还原法和热解法。
1、直接还原法直接还原法主要是采用金属硅法或者硅气法。
金属硅法是在真空或惰性气氛下将硅气加热使其分解成硅和金属（如铝、铁、镁）的合金，再用氢气还原合金制备多晶硅。
硅气法是将硅气通过加热解离成纯硅粉末，然后用氢气还原成多晶硅。
2、热解法热解法指的是将低纯度多晶硅粉末经过高温处理使其重新成为高纯度的多晶硅。
热解法是一种简单易行的多晶硅制备方法，但由于多晶硅粉末本身含杂质，因此需要经过多次处理，复杂程度较高。
四、多晶硅制备技术的改进在多晶硅制备技术的研究中，科学家们不断探索改进现有技术，以实现更高质量的制备效果。
1、金属硅法的改进金属硅法具有制备高纯度多晶硅的潜力，但其存在副产生物，如硅碳化物和混合合金，导致制备成本较高。
因此，目前研究人员正在研究如何从副产生物中提取多晶硅，以降低制备成本。
2、重力沉降法的改进重力沉降法是一种基于热解法的多晶硅制备新工艺。
该方法通过控制硅粉粒径和悬浮液浓度实现硅粉的分离，制备出高质量的多晶硅。
近年来，科学家们正在研究如何通过改进重力沉降工艺，进一步提高多晶硅制备质量和效率。
3、气体转移法的改进气体转移法是一种新型的多晶硅制备方法，该方法通过气体前驱体材料的反应制备出高质量的多晶硅。
多晶硅锭制备-铸锭多晶硅工艺
铸锭多晶硅在光伏产业中的应用案例
总结词
铸锭多晶硅在光伏产业中得到了广泛应 用，其高效、低成本的优势为光伏产业 的发展提供了有力支持。
VS
详细描述
铸锭多晶硅作为一种高效的光伏材料，在 光伏产业中得到了广泛应用。其具有较高 的光电转换效率和稳定性，能够满足各种 应用场景的需求。同时，铸锭多晶硅的生 产成本相对较低，有利于降低光伏发电的 成本，促进光伏产业的可持续发展。
02
多晶硅锭制备的原料与设备
原料选择与准备
01
02
03
硅源
选择纯度高的工业硅作为 原料，确保硅锭的质量和 纯度。
清洗
对原料进行清洗，去除表 面的杂质和污染物，保证 硅锭的纯净度。
破碎与筛分
将大块工业硅破碎成小块， 并进行筛分，以便于后续 的熔炼和铸锭。
设备配置与使用
熔炼炉
熔炼炉是制备多晶硅锭的 核心设备，用于将破碎筛 分后的工业硅熔化成硅液。
定期保养
按照设备保养要求，对设备进行定期 保养，延长设备使用寿命。
03
多晶硅锭制备的工艺参数
温度控制
熔化温度
熔化温度是制备多晶硅锭的关键参数，它决定了硅材料的纯度和结晶质量。熔 化温度过高会导致硅材料氧化和杂质混入，而温度过低则会导致硅材料无法完 全熔化。
结晶温度
结晶温度是多晶硅锭制备过程中的重要参数，它决定了硅材料的结晶结构和晶 粒大小。结晶温度过低会导致晶粒过小，而温度过高则会导致晶粒过大，影响 多晶硅锭的质量。
06
多晶硅锭制备的案例分析
某公司多晶硅锭制备工艺流程优化案例
总结词
该公司通过对多晶硅锭制备工艺流程的优化，提高了生产效率和产品质量，降低了能耗和生产成本。
多晶硅铸锭装备的液滴形成和结晶控制研究
多晶硅铸锭装备的液滴形成和结晶控制研究多晶硅铸锭是制造太阳能电池的重要材料之一，具有良好的光电特性和导电性能。
在制造过程中，液态硅液滴的形成和结晶控制对于多晶硅的质量和性能至关重要。
本文将对多晶硅铸锭装备的液滴形成和结晶控制进行详细的研究。
多晶硅铸锭装备主要由石英坩埚、加热设备、冷却系统、陶瓷坩埚和运动控制系统等组成。
液态硅材料被加热至高温状态并装入石英坩埚中，通过加热设备对硅进行熔化和保持在适宜的温度范围内，使其形成液滴状态。
然后，通过冷却系统对石英坩埚进行冷却，使溶液开始结晶。
最后，通过运动控制系统控制铸锭的运动轨迹和速度，使液滴逐渐成为一个完整的多晶硅铸锭。
液态硅液滴的形成是一个复杂的物理过程，涉及到热传导、溶质扩散和流体动力学等多个因素。
其中，液态硅的表面张力对于液滴的形成和形状有着重要影响。
在较高的温度下，液态硅的表面张力较小，形成的液滴更容易滴落。
而在较低的温度下，表面张力增大，液滴形成较困难。
液态硅的结晶过程也是一个关键步骤，直接影响多晶硅铸锭的晶格结构和杂质含量。
结晶控制的关键是温度梯度和冷却速度的控制。
温度梯度越大，结晶速率越快，但容易产生较大的晶粒尺寸。
而较低的温度梯度会得到细小的晶粒结构，但结晶速率较慢。
因此，在实际生产过程中，需要合理地控制温度梯度和冷却速度，以获得理想的多晶硅铸锭。
多晶硅铸锭装备的液滴形成和结晶控制研究还面临一些挑战。
首先，液态硅的高温特性使石英坩埚易受到侵蚀和磨损，需要选择合适的材料和加入保护层进行防护。
其次，液态硅的粘度随温度和含氧量的变化而变化，这对液滴形成和结晶控制提出了一定的要求。
此外，液态硅中的杂质也会影响结晶过程和多晶硅铸锭的质量。
为了解决上述挑战，研究人员进行了一系列的实验和理论模拟。
实验方面，他们通过改变材料和液相温度等参数，探究液态硅液滴形成和结晶的规律。
理论模拟方面，通过数值模拟和分子动力学模拟等方法，研究液态硅的物理性质和固液相变过程。
多晶硅生产的研究现状及发展趋势
多晶硅生产的研究现状及发展趋势田林;谢刚;俞小花;李荣兴【摘要】The main production methods of poly silicon: Siemens process, silicane process and metalluigic method are introduced in this paper. Hie research achievement and research trend of the relevant international and domestic researchers are also analyzed in this paper. The development trend of poly silicon production in the future is presented based on the comprehensive analysis of these methods, silicane process and metallurgic method will be the major production methods in the future because of the advantages of lower energy consumption , lower production cost and so on.%介绍了多晶硅的主要生产方法即西门子法、硅烷法和冶金法,分析了国内外的相关研究者的研究成果和研究动向.在综合分析了这些方法的基础上,指出了未来多晶硅生产的趋势:硅烷法和冶金法由于能耗低、生产成本低等优点,将是未来多晶硅生产的主要技术.【期刊名称】《云南冶金》【年(卷),期】2011(040)003【总页数】6页(P51-55,79)【关键词】多晶硅;西门子法;硅烷法;冶金法【作者】田林;谢刚;俞小花;李荣兴【作者单位】昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093;昆明冶金研究院,云南昆明650031;昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TB39多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。
多晶硅制备技术的研究与应用
多晶硅制备技术的研究与应用近年来，随着光伏行业的快速发展，多晶硅制备技术也受到了极大的重视。
多晶硅是光伏产业中最主要的材料之一，占据了太阳能电池板绝大部分的市场份额。
因此，在多晶硅制备技术的研究和应用方面，各国学者和企业都投入了大量的精力和资金。
一、多晶硅的基本特性多晶硅是一种由许多结晶核和晶粒组成的硅晶体，其晶界是由若干个晶粒之间结合形成的。
和单晶硅相比，多晶硅的结晶质量较低，但是其制造成本更低，制备工艺也更加简单。
多晶硅的主要用途就是制作太阳能电池板。
经过去除杂质和加工优化后的多晶硅片，其光电转换效率可达到20%以上。
多晶硅电池片不仅具有高效、稳定、寿命长等优点，而且还能够在较差的光照条件下仍能工作，因此在太阳能电力系统中应用广泛。
二、多晶硅制备技术的发展历程早在20世纪50年代，多晶硅的制备技术就已经产生了。
最初，多晶硅是通过熔炼、枝晶生长和重结晶等方法制备的，但是该制备方法成本高、效率低。
直到20世纪70年代，多晶硅的制备技术才取得重大突破。
学者们发现，多晶硅可以通过硅的气相沉积（CVD）制备，并且可以获得较高的晶体品质。
从此，基于CVD的多晶硅制备技术便逐渐成为了主流。
随着多晶硅产业的不断发展，制备技术也不断更新和完善。
除了CVD外，还有其它制备过程，比如硅烷还原法、硅烷化学气相沉积法、气体输送法和电极弧放电法等。
每一种制备工艺都有其独特的特点，用途和优点。
三、多晶硅制备技术的现状当前，CVD仍然是多晶硅制备技术中最成熟、最常用的一种工艺。
除了传统的工艺以外，还有新的制备技术正在不断涌现。
如今，日本、韩国和中国等国家已经成为多晶硅制备技术先进的国家之一。
在国内，由于政策的支持和企业的投入，多晶硅制备技术也有了较快的发展。
例如，晶科能源、中科院等国内企业和机构对多晶硅制备技术进行了大量的研究和开发，取得了较高的成果。
四、多晶硅制备技术的未来展望随着科技水平的提高，多晶硅制备技术也将逐步实现规模化、智能化和自动化生产。
多晶硅生产工艺的现状与发展
多晶硅生产工艺的现状与发展今天，多晶硅是芯片行业发展迅速，广泛应用的材料之一。
它可以使用于电子产品、电力工程、精密仪器仪表等多个领域，由于其高电阻抗、高热导率、导电性等特点，受到广大用户和行业的青睐。
多晶硅的生产工艺一般包括准备原料、聚合、溶解、熔融、分离、浇注和成型等步骤，其中熔融工艺是关键步骤，决定了多晶硅的质量。
随着市场发展的不断深入，消费者和企业都需要更加高性能的产品，这也对多晶硅生产技术提出了更高的要求，以满足更多应用领域的要求。
因此，为了提高多晶硅的品质，提升其应用，相关企业和科研机构一直致力于研究其生产工艺和技术进步。
综上所述，以目前技术水平来看，多晶硅生产工艺的发展主要以熔融工艺、浇注成型工艺和晶体工艺的发展为主，它们可以帮助公司提高多晶硅的品质，更好地满足市场的需求。
首先，多晶硅的熔融工艺已经有了很大的改进，该工艺利用催化剂来控制单晶硅中的晶界，从而提高多晶硅的品质。
此外，采用新型熔融工艺可以实现低温熔融，提高多晶硅的热导性和热稳定性，为用户提供更好的产品。
此外，多晶硅的浇注成型工艺也有所发展。
经过多年的投入，最终研发出成功的多晶硅浇注成型技术，并在全球大量推广应用。
这种技术通过特殊的技术流程，使多晶硅的可塑性得以充分发挥，生产出的多晶硅具有更高的质量和更强的可塑性，有助于满足多元化的市场需求。
另外，多晶硅的晶体工艺也有一定的发展，厂家采用Czochralski 晶体拉伸法，将单晶硅拉伸成晶状结构，以实现多晶硅晶体形成，达到质量更优的效果。
此外，改进技术更有效地控制晶界的生长，使多晶硅具有更好的性能。
总的来说，随着科学技术的不断发展，多晶硅的生产工艺也在不断发展，以满足市场的需求。
由于多晶硅具有高电阻抗、高热导率、导电性等优点，所以它在电子、电力和精密机械行业发挥着不可或缺的作用。
未来，多晶硅生产工艺将会得到进一步改进，为用户提供更好的产品。
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铸造多晶硅制备技术的研究进展＋
张发云１，叶建雄２
（１新余高等专科学校太阳能科学与工程系，新余３３８０００；２南昌工程学院机械与动力工程系，南昌３３００９９）
摘要 近年来，由于低成本、低耗能和少污染的优势，铸造多晶硅成为主要的光伏材料之一，越来越受到人们
定向凝固法通常指的是在同一个坩埚中熔炼，利用杂质 元素在固相和液相中的分凝效应达到提纯的目的，同时通过 单向热流控制．使坩埚中的熔体达到一定温度梯度，从而获 得沿生长方向整齐排列的柱状晶组织。依据控制硅熔体热 流方向的不同，定向凝固法主要分为热交换法（ＨＥＭ）和布
图２热交换法基本原理示意图 Ｆ唔２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ
·ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｔｈｏｄ
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图３布里奇曼法基本原理示意图
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Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｆｍａｄａｍｅｎｔａｌ
ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｂｒｉｄｇｍａｎ ｍｅｔｈｏｄ
热交换法的基本原理是在坩埚底板上通以冷却水或气 进行强制冷却，从而使熔体自上向下定向散热；而布里奇曼 法则是将坩埚以一定的速度移出热源区域，从而建立起定向 凝固的条件。目前，通过布里奇曼法可生产出横截面尺寸大 于６００ｍｍＸ６００ｍｍ、重量超过３００ｋｇ的多晶硅锭［２引，在实际 生产中，大都采用热交换法与布里奇曼法相结合的技术。
的广泛关注。系统论述了太阳能级多晶硅制备技术的研究进展，重点介绍了目前铸造多晶硅制备技术，如浇注法
（Ｉｎｇｏｔ ｃａｓｔｉｎｇ）、定向凝固法及电磁感应加热连续铸造法（ＥＭＣＰ）。另外，着重阐述了铸造多晶硅中磷和硼的提纯、多
晶硅晶粒组织中晶界和住错的形成与控制以及定向凝固的数值模拟技术，讨论了铸造多晶硅材料的研究现状和存在
２铸造多晶硅的杂质、缺陷及工艺改性
２．１铸造多晶硅的杂质 铸造多晶硅中的杂质去除［ｚ２］主要是利用合金元素在定
向凝固过程中的分凝效应，即不同杂质元素在固相和液相中 具有不同的溶解度，使得其偏聚到最后凝固的液相中，从而 达到提纯的目的。对于分凝系数愚。＝Ｇ／ｃｌ小的杂质和浅能 级杂质，该方法对前者的去除效果好，如表１所示。除Ｐ和Ｂ 杂质外，其它杂质元素的平衡分凝系数远远小于１，因此，在 硅熔体结晶过程中，平衡分凝系数远远小于１的杂质不断从 固一液界面偏析到硅熔体中，形成杂质向末端富集，待硅熔体 全部结晶完毕，采用机械切除杂质浓度高的部分，从而完成 平衡分凝系数远远小于１的杂质的去除；但对于平衡分凝系 数较大的Ｐ和Ｂ，定向凝固技术难以使这２种杂质元素很好 地偏聚到硅熔体中，Ｐ和Ｂ杂质元素的去除也是太阳能级多 晶硅定向凝固的难点。Ｍｉｋｉ等［２７］从热力学角度研究了从硅 中除去Ｐ的可能性，认为在温度为１８２３Ｋ时Ｐ以单原子和双 原子形式蒸发；当硅中Ｐ的含量低于５×１０－５时，单原子Ｐ蒸 气在气相中占主导地位。Ｄ．Ｍｏｒｖａｎ等汹］利用感应氩等离 子体并加入氧气作为反应气体生成Ｂ的挥发性产物，从而达 到除Ｂ的目的。
当前，随着太阳能光伏产业在全球范围内的迅猛发展， 作为太阳电池最重要原材料的太阳能级多晶硅在全球范围 内严重短缺，供需缺口高达５０％以上，导致其价格成倍上 涨。西门子法是目前生产多晶硅的主要技术，但存在着耗能
高、投入成本巨大、生产流程长、工艺控制难和环境污染大等 缺点。因此，探索一种具有耗能低、投入成本少、工艺操作简 单且环境污染小的多晶硅制备技术已成为各国学者研究的 重点。而冶金物理法具有成本低、技术成熟度高、环境污染 小、工艺相对简单等特点。特别是近年来通过对铸造工艺的 不断改进，对多晶硅材料内部缺陷和杂质的深入研究，以及 数值模拟技术的成熟与运用，使得铸造多晶硅太阳电池的转 换效率也得到了迅速的提高，是最有希望实现太阳能级硅的 大规模生产的关键技术［１卜¨］。
ｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｕｌｌｉｎｇ Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ａｎｄ ｂｏｒｏｎ ｉｎ
ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｇｒａｄｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｓ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ ａｎｄ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｃｒｙｓ—
的问题．展望了今后的发展方向。
关键词
太阳能级多晶硅定向凝固提纯铸造技术
中图分类号：ＴＧΒιβλιοθήκη ４９文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｃａｓｔ Ｍｕｉｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ
ＺＨＡＮＧ Ｆａｙｕｎｌ．ＹＥ Ｊ ｉａｎｘｉｏｎｇｚ
为了降低坩埚对硅锭的污染。研究者提出了一种改进方 法。在坩埚内壁涂上ｓｉ。Ｎ４膜层，以降低来自坩埚杂质的玷 污。同时．＆。Ｎ．涂层还能起到一定的润滑脱模作用，因为硅 熔体在高温时与石墨发生反应，加之硅凝固过程中的体膨胀 作用，易造成硅锭与石墨模具的粘连，冷却后难以脱模，使用 ｓｉ。Ｎ｜涂层后硅熔体和坩埚内壁不粘结，这样既可以降低凝固 时产生的大量应力又能多次使用坩埚，从而降低了生产成 本。但最近美国的研究者Ｂｕｏｎａｓｓｉｓｉ等［２Ｉ］通过分析比较了 口－Ｓｉ３Ｎ．涂层与铸造多晶硅中杂质的种类、相对浓度、含有杂 质颗粒的化学态和杂质分布状况及其形成机理后，认为在铸 造多晶体生长时，ｓｉ。Ｎ。涂层中的金属与非金属杂质可能会 污染铸造多晶硅，并提出了相应解决措施：（１）减少ｍＳｉ。Ｎ中 杂质含量；（２）改善口－Ｓｉ３Ｎ的结构质量，使得在晶体生长时口－ 鼠Ｎ中的分解物降到最低；（３）降低坩埚的表面面积与体积 的比率（如增大坩埚尺寸大小）。 １．２定向凝固法
万方数据
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材料导报：综述篇
２００９年５月（上）第２３卷第５期
ｃａｓｔｉｎｇ）、定向凝固法及电磁感应加热连续铸造法（ＥＭＣＰ） 等‘１７－１９］。 １．１ 浇注法
浇注法［ｚ∞于１９７５年由Ｗａｃｋｅｒ公司首创并用来制备多 晶硅材料，其工艺过程是将硅料置于预熔坩埚内熔化，而后 利用翻转机械将其注入预先准备好的凝固坩埚内进行结晶， 结晶时始终控制固液界面的温度梯度，保证固液界面在同一 平面上，最终使所有的硅熔体结晶（如图１所示）。
本文综合论述了近年来铸造多晶硅定向凝固制备技术 的研究进展，着重阐述铸造多晶硅中磷和硼的提纯、多晶硅 晶粒组织中晶界和位错的控制以及定向凝固的数值模拟技 术，并展望了铸造多晶硅的发展前景。
１ 铸造多晶硅锭的制备技术
目前，铸造多晶硅锭的制备技术主要有：浇注法（Ｉｎｇｏｔ
＊江西省教育科学。十一五”规划２００７年重点课题（０７ＺＤ０４３）资助项目，２００８年新余市科技计划项目和２００８年校级重点课题 张发云：男，１９６７年生，博士，主要从事光伏材料与先进轻合金材料制备技术的模拟及仿真研究Ｅ－ｍａｉｈｚｆｙａｂｃ＠１２６．ｃｏｍ
里奇曼法（Ｂｒｉｄｇｍａｎ）等，基本原理如图２和图３所示。
＿＿——
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图１浇注法基本原理示意图 Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ
ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｉｎｇｏｔ ｃａｓｔｉｎｇ
浇注法工艺成熟、设备简单、易于操作控制，且能实现半 连续化生产，其熔化、结晶、冷却都分别位于不同的地方，有 利于生产效率的提高和能耗的降低。然而，由于浇注法所用 的坩埚材料多为石墨、石英等，并且熔化和结晶使用不同的 坩埚，硅锭二次污染较严重。所以用该法制备的多晶硅杂质 元素含量较高，同时受熔炼坩埚及翻转机械的限制，炉产量 较小。
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Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ ｏｆ ｌｏｗ ＣＯＳｔ，ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ＣＯｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｅｓｓ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ＣａＳｔ ｍｕｌｔｉ－
ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｈａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｒｌ－的ｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｆｏｒ ｂｅｉｎｇ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｎｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｄｅｔａｉＬ
ｇｅｙ ＷＯｌｌ也
ｓｏｌａｒ ｇｒａｄｅ ｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ，ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｃａｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
０引言
自１９５４年实用的太阳电池问世以来，晶体硅太阳电池一 直在世界光伏市场居统治地位，占太阳电池总产量的８０％～ ９０％。就其晶体形态而言，主要有单晶硅、多晶硅及非晶硅３ 大类。单晶硅的电池转换效率较高，但拉制工艺相对复杂， 且对原料要求较严，最终导致成品电池成本偏高；非晶硅电 池成本低，但换效效率也较低，且由于非晶硅的§ｗ效应，致 使其性能稳定性较差；与上述两者相比，多晶硅电池转换效 率适中，制造成本较低，即性价比较高。近年来，多晶硅太阳 电池正是以其高性价比的优势，得到了迅速的发展，市场占 有率已达５０％以上Ｄ－ｍ］。
（１ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｎｙｕ ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉｎｙｕ ３３８０００，
２ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈｎｉａｌ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ！Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００９９）
ｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ａｌｓｏ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａ－