太阳能电池材料

太阳能电池材料

1.说明三氯氢硅还原法制备高纯硅的具体步骤

答：工业级硅经过酸洗、粉碎（60~100目），符合粒度的送入干燥炉，经热氮气流干燥后，送入沸腾炉，同时从炉底部通入适量的干燥HCL，进行三氯氢硅的合成。

2.论述拉制无错位单晶硅的工艺

无错位晶核是生长无错位单晶的基础

3.论述直拉法工艺的定义、工艺流程、需控制的参数、特点

答：生长方法：在直拉单晶炉内，向盛有熔硅坩埚中，引入籽晶作为非均匀晶核。然后控制热场，将籽晶旋转并缓慢向上提拉，单晶便在籽晶下按籽晶的方向长大。直拉法工艺流程：炉体、籽晶、多晶硅、掺杂剂、石英坩埚；清洁处理；装炉；抽真空（或通保护气体）；加热熔化；单晶生长；降温出炉；性能测试。

单晶工艺流程：1.熔化；2.稳定；3.引晶；4.缩颈；5.放肩；6.等径；7.收尾。需控制的参数、特点：坩埚的位置、转速、上升速度，以及籽晶的转速和上升速度，热场的设计和调整。

4.论述在直拉法中杂质的掺入方法以及单晶中杂质均匀分布的控制方法

答：共熔法：纯材料与杂质（不易挥发的材料)一起放入坩埚熔化；

投杂法：向已熔化的材料中加入杂质（易挥发的材料）

单晶中杂质均匀分布的控制方法：1.直拉法单晶纵向电阻率均匀性的控制：变速

拉晶法：原理C

S =KC

L

。双坩埚法：连通坩埚法和浮置坩埚法。2.径向电阻率均匀

性的控制：在晶体生长过程中，如果熔体搅拌均匀，则固液交界面是等电阻面。

5.论述直拉工艺中降低氧含量的措施

6.什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？小平面效应？

答：分凝现象：将含有杂质的晶态物质熔化后再结晶时，杂质在晶体的固体浓度Cs和未结晶的液体中浓度C l不同的现象。

平衡分凝系数：在一定温度的平衡状态下，杂质的固液两相中浓度的比值：K0=C S/C L

有效分凝系数：在界面薄层边界处杂质浓度C L0对固相杂质浓度C S的比值：K eff=C S/C L0

小平面效应：晶体生长的固液界面，由于受坩埚中熔体等温线的限制，常常是弯曲的。如在晶体生长时迅速提起晶体，在原子密排面的固液界面会出现一小片平整的平面，称之为小平面。小平面是固液界面偏离等温面的平坦区域，在小平面区杂质浓度与非小平面区有很大差异，具有明显的反常分凝现象，这种杂质在小平面区域分布异常的现象叫小平面效应。

7.写出BPS公式及各个物理量的含义，并讨论影响分凝系数的因素

答：在固液交界面的扩散层熔体中，液流运动平稳，杂质运动主要以扩散为主，杂质分布不均匀，存在浓度梯度；在外散层之外的湍流区熔体中，流液运动非常剧烈，杂质分布均匀。

K

eff =K

/[(1-K

)e-f&/D+K

]=C

S

/[C

L

-C

S

)e-f&/D+C

S

K

eff 是有效分凝系数；K

是平5衡分凝系数；C

G

是固相中杂质浓度；C

S

是液相中杂质浓度f为固液界面移动的速度，也就是晶体生长的速度；&是为扩散层厚度；D为扩散系统。

有效分凝系数的分布规律：1.当f〉〉D/&时，K

eff 趋向于1，固液中杂质浓度接近，没有明显分凝

效果；2.当f<

eff 趋向于K

，分凝效果

明显；3.当f约等于D/&时，K

eff

变化最大。所以为了提高分凝效果，应取f

答：正常凝固过程：C S=KC0(1-g)K-1 ;S0表示全锭熔化时的总质量；C0=S0/1，表示起始浓度；K表示杂质的分凝系数，常数。

一次区熔：材料的一部分熔化形成狭窄的熔区，并使熔区从锭棒的一段缓慢地移动到另一端，进而达到中部材料的浓度分布。C S= C0[1-(1-K)e-Kx/L] 原始杂质浓度均匀C0；长度L；K表示杂质的分凝系数常数。9.说明为什么实际区熔时，最初几次要选择大熔区，后几次用小熔区的工艺条件

答：一次区熔杂质分布曲线平缓，倒流现象可以忽略。此时区熔尺寸大，在大熔区中均匀后杂质浓度C L变化不大，C S变化也小，提纯效果好。多次区熔后，达到极限分布状态时，区熔尺寸大，杂质倒流严重。比较陡的杂质分布，在大熔区中倒流使均匀后杂质浓度C L 变化大，C S变化也大，提纯效果差。

10.说明正常凝固后锭条中的杂质分布的三种情况

答：K约等于1时，杂志的浓度沿锭长变化不大；K<1时，锭条晶体尾部的杂质含量高于头部的杂质含量；K>1时，晶体头部的杂质浓度大于尾部的杂质浓度。

11.详细介绍金属硅提纯的主要方法。

答：一般情况下金属硅中杂质含量在百分之零点五以上，主要包括硼、磷、铁、铝、钙、锑等，其中金属杂质的分凝系数比较小，通过定向凝固方法可以除掉。硼和磷的分凝系数比较大，需采用一些技术手段进一步提纯。

1.在真空中定向凝固，使杂质从熔体内运输到熔体表面挥发：快速流动抽出的保护气，降低气相中德杂质浓度，促进熔体中的杂质尽快挥发；利用电磁等离子法，使得熔体和坩埚壁四周不直接接触，从而增加熔体的表面积。导致熔体中的杂质尽快挥发。

2.利用化学反应使杂质形成挥发性物质，除去杂质。

3.利用化学反应使杂质形成炉渣，它们或浮于熔体表面，或沉积在炉体底部，凝固后自然与硅材料分开。

12.介绍悬浮区熔法的工艺，并说明针眼工艺及其特点是什么

工艺：圆柱形硅棒固定于垂直方向，用高频感应线圈在氩气气氛中加热，使棒的底部和在其下部靠近的同轴固定的单晶籽晶间形成熔滴，然后将熔区沿棒长逐步向上移动，将其转换成单晶。

针眼工艺：多晶硅原料棒的直径比所需的单晶硅的直径小，多晶硅棒与籽晶接触的下端设计成圆锥形，并且其表面积与籽晶的上表面积相同，同时感应线圈的直径比硅晶棒的直径小。

13.简述直拉法生长单晶的电阻率的控制方法

答：A.直拉法单晶纵向电阻率均匀性的控制：1.变速拉晶法，原理C

S =KC

L

，由于