磷吸杂对多晶硅片少子寿命分布的影响

磷吸杂对多晶硅片少子寿命分布的影响

作者：蒋仙， 李剑， 孙世龙， 陈如龙， 张光春， 施正荣

作者单位：尚德电力控股有限公司,江苏 无锡 214028

1.期刊论文陈金学.席珍强.吴冬冬.杨德仁.Chen Jinxue.Xi Zhenqiang.Wu Dongdong.Yang Deren铸造多晶硅中

铁的磷吸杂和氢钝化机理-半导体学报2005,26(8)

应用微波光电导衰减仪的方法研究了在不同温度情况下引入铁沾污后再分别进行磷吸杂和等离子体增强化学气相沉积钝化处理对铸造多晶硅片电学性能的影响.实验发现:在中、低温(低于900℃以下)情况下被铁沾污后的多晶硅材料经磷吸杂处理后再结合氢钝化可以显著地改善材料的电学性能;而对于高温(1100℃)情况下被铁沾污后的多晶硅材料经磷吸杂处理后其少子寿命降低,使接着进行的氢钝化也没有明显效果.这表明磷吸杂和氢钝化可以有效地改善被铁沾污后的多晶硅的电学性能,但是改善的效果与铁在硅体内的不同存在形态有关.磷吸杂和氢钝化中只对以间隙态或以其他复合体形态存在的铁有明显的吸杂作用,而对于以沉淀形态存在的铁却没有作用;氢钝化在金属杂质被吸杂移走之后才是最有效的.

2.期刊论文唐骏.黄笑容.席珍强.杜平凡.姚剑.徐敏铸造多晶硅硅片的磷吸杂研究-能源工程2007,""(3)

主要研究了铸造多晶硅晶锭不同位置的硅片在磷吸杂前后电学性能的变化.结果发现,经过870%磷吸杂40 min后不同位置处硅片的少数载流子寿命都有显著的提高,其中来自硅锭底部硅片的少数载流子寿命的提高程度明显低于来自顶部样品寿命的提高幅度.由于氧的分凝效应,在铸造多晶硅底部材料中含有较高浓度的间隙氧.结果表明,多晶硅磷吸杂的效果不仅与材料中过渡族金属的分布以及形态有关,而且还可能与硅中氧的浓度有关.

3.学位论文陈金学晶体硅太阳电池材料的磷吸杂研究2005

近年来，利用太阳电池发电受到了人们的日益重视。晶体硅材料是太阳电池的主要材料，其性能的好坏直接影响着电池最终的转换效率。磷吸杂作为提升晶体硅材料性能的主要手段被广泛应用在太阳电池的生产工艺中。本文在对常规磷吸杂的基础上，研究了晶体硅材料的变温磷吸杂和快速磷吸杂，并在实验的基础上对晶体硅材料磷吸杂机理做了深入的研究，得到了如下主要结果：

对晶体硅材料来说，恒温磷吸杂有一个最佳的吸杂温度范围，高于或低于该温度吸杂效果都不理想。这表明：磷吸杂主要是与过渡族金属的溶解、扩散和分凝有关。连续变温磷吸杂的效果要明显优于恒温吸杂，特别是在原生多晶硅中的高质量区域。通过正交优化实验，得到了优化的晶体硅材料变温吸杂工艺，多晶硅为：900℃/1h+750℃/2h；对太阳电池级单晶硅为：900℃/1.5h+750℃/1.5h。

无论是高温(1100℃/0.5h)、中温(900℃/1h)还是低温(600℃/2h)情况下在晶体硅体内引入铁沾污之后，都会降低材料的性能，但它们对材料性能影响的大小不同。经过恒温900℃/2h的吸杂处理后，材料的性能都会部分回升，但性能提升的幅度也不同。变温对金属铁吸杂的效果要优于恒温吸杂的效果，尤其是合适的变温吸杂工艺-高温吸杂情况下快速溶解的铁沉淀刚好在此吸杂温度和随后低温吸杂温度和时间内可以被有效吸杂到预定的吸杂区域。 对多晶硅材料来说，RTP恒温吸杂和分步变温吸杂效果都不明显，尤其是对高温铁沾污的晶体硅材料。这是因为RTP吸杂处理时间太短，没有时间使硅片体内的杂质溶解并进行扩散，特别对在晶体硅体内高温引入铁沾污后形成的沉淀更难以被吸杂。这进一步证明吸杂是受动力学过程限制的。

铁沉淀对材料电学性能的影响大于以间隙铁或复合体对材料的影响。恒温磷扩散对于在中、低温(低于900℃以下)时铁的沾污有明显的吸杂作用，可以很好的恢复和提高材料的电学性能，特别在磷扩散吸杂后再结合进行氢钝化处理可大大的改善材料性能。而高于900℃时引入的铁沾污由于已经开始部分生成铁沉淀，所以吸杂和氢钝化作用都不是很明显。这表明铁的磷吸杂和氢钝化与铁的不同存在形式相关。氢钝化对铁沉淀的作用不明显，但可以很好地钝化间隙铁和铁的复合体。另外，氢钝化只有在金属杂质被吸杂之后才是最为有效的。

4.期刊论文陈金学.席珍强.吴冬冬.杨德仁.Chen Jinxue.Xi Zhenqiang.Wu Dongdong.Yang Deren变温磷吸杂对

多晶硅性能的影响-太阳能学报2007,28(2)

用微波光电导衰减仪(μ-PCD)研究了不同温度和时间的恒温和变温磷吸杂处理对铸造多晶硅片电学性能的影响.实验发现:变温吸杂明显优于恒温吸杂,特别是对原生高质量多晶硅;其优化的变温磷吸杂工艺为1000℃/0.5h+700℃/1.5h;而在高温恒温吸杂中,多晶硅少子寿命值反而显著下降.实验现象表明:磷吸杂效果主要是与过渡族金属的溶解、扩散和分凝有关.

5.会议论文王朋.杨德仁.李晓强.余学功.阙端麟铸造多晶硅的光致衰减研究2009

本文采用卤灯光照，微波光电导衰减仪（MWPCD）测试对铸造多晶硅的光致衰减进行了研究。首 先比较了铸造多晶硅与CZ 单晶硅的衰减，前者衰减更小，较高含量的碳是一个主要原因，另外由于FeB的分解，光照开始阶段会有寿命的上升。铸造多晶硅同一晶锭不同部位的样品中，底部衰减的最多，顶部 最小。同一大片中选取缺陷密度不同的区域，衰减的差别不大。磷吸杂后衰减减少到原生片的1/3-1/2。铸 造多晶硅的光致衰减主要与氧浓度高低有关，高含量的碳抑制了衰减，吸杂的高温处理比较有效地减少了衰减。

6.期刊论文石湘波.许志强.施正荣.朱拓.汪义川.SHI Xiang-bo.XU Zhi-qiang.SHI Zheng-rong.ZHU Tuo.WANG

Yi-chuan铸造多晶硅的吸杂-江南大学学报(自然科学版)2006,5(6)

吸杂是减少多晶硅中有害金属杂质的一种有效手段.比较了在800 ℃、900 ℃和1 000 ℃条件下经2 h的磷吸杂、铝吸杂和磷铝共吸杂处理后的多晶硅少子寿命、电性能差异.实验结果表明,磷铝共吸杂少子寿命的增加比仅用磷、铝单独吸杂都明显,但3种吸杂方式对太阳电池电性能都没太大影响;同时发现退火到700 ℃的热处理并不能有效地改善磷吸杂效果.

7.会议论文席珍强.黄笑容.杨德仁少数载流子寿命仪在太阳电池制备中的应用2006

少数载流子寿命仪是表征半导体材料质量的一个重要参数.本文主要研究了不同部位的铸造多晶硅硅片在磷吸杂前后以及氮化硅沉积前后少数载流子寿命的变化,揭示少数载流子寿命仪在原生材料判别、磷扩散吸杂以及表面和体钝化等这些电池制备工艺控制的重要性.

8.学位论文陶龙忠高性能多晶硅太阳电池先进生产工艺的研究2008

本论文共有七个章节，分别从多晶硅太阳电池制备的各个主要工艺进行论述。

第一章综述了当前晶体硅太阳电池的发展状况，特别是对高效太阳电池的技术研究进行详细的分析，从而引申出发展高性能多晶硅太阳电池的必要性和可行性。

第二章研究旋转涂膜工艺，通过改进涂膜设备和涂膜工艺，使得涂膜均匀性得到较大提高，扩散后方块电阻的标准偏差低于5％。针对连续式快速扩散的生产要求，配制成一种新型的安全、环保、较为廉价的掺杂源，并将原来化学处理所需的十步工艺缩减为四步，节省了大量的工艺时间和工艺成本。

第三章介绍了连续式快速扩散设备和扩散机理，通过对实际扩散温度的精确测量及对比在扩散过程中启用和关闭紫外水银灯对方块电阻的影响，得出快速扩散的真实原因，从而对目前普遍接受的高能光子增强扩散学说表示怀疑。

第四章首先分析了各种掺杂溶液对发射区方块电阻、p-n结以及太阳电池性能的影响，然后重点研究扩散温度和扩散时间与发射区方块电阻及p—n结结深的关系，推导出方块电阻与扩散时间和扩散温度的理论公式。针对工业生产普遍采用的丝网印刷电极方式，研究了快速扩散所需的最佳方块电阻大小，并在这个最佳方块电阻的范围内，改变扩散温度和扩散时间的组合，得出最佳的扩散条件，制备出高质量的p—n结，有效提高多晶硅电池的效率。第五章研究吸杂与钝化工艺。通过磷吸杂效应，多晶硅片的少子寿命在高温扩散过程中不但没有降低，反而得到大幅度提高。在常规的PECvD沉积氮化硅薄膜工艺之前，增加了湿化学钝化技术，研究了湿化学钝化时间、钝化温度对多晶硅太阳电池开路电压和效率的影响。

第六章对丝网印刷电极和烧结工艺进行优化。为了降低串联电阻和提高填充因子，尝试结合丝网印刷和电镀法制备正面电极。对于烧结工艺，首先