铸造多晶硅中杂质对少子寿命的影响

应用微波光电导衰减仪(μ-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10min,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(FTIR)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。     

杂质和缺陷对铸造多晶硅寿命分布的影响

铸造多晶硅的原生少子寿命沿晶锭生长方向呈倒U字型分布,对应于硅锭体内缺陷和主要杂质的规律性分布.硅锭中部Fe浓度低,微缺陷较少,对应的体寿命相对较高.硅锭底部高浓度的O、Fe杂质及高密度微缺陷导致了该区域体寿命偏低;硅锭顶部存在高浓度的C、Fe杂质及大量微缺陷,尤其是高密度位错与铁的相互作用导致该区域体寿命偏低.大量沉淀和结构缺陷并存使得晶锭底部和顶部的材料难以通过吸杂和钝化来改善少子寿命.     

非晶硅费米能级不钉扎

从非晶硅的短程有序出发，建立了纳米硅结构模型以及相应的能带图。通过对非晶硅的光学带隙的测量结合其计算结果进而证明了非晶硅掺杂后费米能级不是被钉扎，而是和晶体一样能够离开禁带中心。杂质对电导的贡献小是由于势垒和非晶硅带隙的扩展造成的。顺理成章地解决了现有的带隙模型不能解释非晶硅对可见光和红外光有较高的透过率的不足，从一个全新的视角对掺杂失效和费米能级在带隙中的位置作了描述。     

厚度对FeS2薄膜的光电性能的影响

采用Fe膜硫化工艺制备不同厚度的FeS2薄膜。研究了不同厚度FeS2薄膜的晶体结构，电阻率，载流子浓度，光吸收系数以及禁带宽度（Eg)。结果表明，随着薄膜厚度的增加，FeS2的电阻率升高，载流子浓度下降，在高吸收区FeS2薄膜的光吸收系数也呈下降趋势。当薄膜厚度小于130nm时，薄膜厚度增加可导致其禁带宽度上升，当薄膜厚度大于130nm时，薄膜厚度增大反而会导致禁带宽度下降。     

基于量子点太阳电池的高效光学利用策略

该文总结了可应用于量子点太阳电池的各种光捕获策略以及高能光子和低能光子的有效利用策略。表面织构纹理、周期性纳米结构以及等离子体纳米结构等光捕获技术可有效增强器件的光吸收。应用多激子效应、热激子提取以及下转换等手段是解决高能光子吸收后载流子热化损失问题的重要方法，而上转换以及中间带等结构则是实现亚带隙低能光子有效利用的重要途径。分析总结了不同策略的优劣势以及最近的应用进展，并对各种光学利用策略的发展提出了展望。     

Al/Ga共掺杂ZnO透明导电薄膜的正交优化

利用正交试验,对溶胶-凝胶法(sol-gel)制备Al/Ga共掺杂Zn O透明导电薄膜(GAZO)的工艺进行优化,研究溶胶浓度、掺杂配比、热处理温度、薄膜厚度等因素对薄膜光电性能的影响规律。分别以薄膜的透光率和电阻率作为评价指标,确定制备GAZO薄膜的最佳工艺参数。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、可见分光光度计和双电测四探针电阻率测试仪分别分析薄膜的结构、表面形貌以及光电性能等。结果表明:Al和Ga的掺入未影响Zn O的晶体结构,也未生成其他杂质氧化物。最佳工艺条件下,薄膜在可见光范围内的透过率为88.458%,电阻率为2.66×10~(-3)Ω·cm。     

冶金级硅及太阳能级硅的生产

提出了冶金级硅及太阳能级硅的先进生产方法,讨论了在熔炼硅时产生的化学反应及如何利用感应炉去除冶金级硅中杂质的有效方法,以及介绍了单晶硅锭和多晶硅锭的生产方法。     

关于多带隙半导体材料及太阳电池的分析

多带隙半导体是一种理想的半导体材料,它具有两个或两个以上被很窄的能带(或杂质带)分开的带隙.各个带隙有不同的宽度,因此,这种半导体对不同波长的光都有很好的吸收.A.Luque等提出了以这种半导体所构成的多带隙太阳电池模型,M.Green估算其理想转换效率上限高达86.8%.本文对这种电池的模型进行了分析,并提出了实现多带隙半导体材料和多带隙太阳电池的途径.     

硼镓共掺多晶硅背钝化太阳电池的光衰研究

研究同一小硅锭中不同部位的硼镓共掺多晶硅片制备成背钝化太阳电池后,不同的电池效率和光衰情况,并研究经过同样的抗光衰处理后这些电池的光衰情况。测试结果显示,硅锭尾部位置的硅片具有最高的电阻率、最高的氧含量、最低的硼、镓含量及最高的杂质含量。将硅锭不同位置的硅片经过量产产线制成背钝化电池后,头部硅片得到的电池片的平均转换效率为19.08%,中部硅片得到的电池片的平均转换效率平均效率为19.15%,尾部硅片得到的电池片的平均转换效率为19.06%。光衰结果显示,对于未经过抗光衰处理的电池片,头部和中部位置具有较低的光衰比例,而尾部位置具有较高的光衰比例;电池片经过抗光衰处理后,不同位置对应的电池片都有效率提升,继续经过光衰测试后,尾部位置出现较明显的抗光衰效果。该研究对硼镓共掺多晶硅片生产和多晶背钝化电池抗光衰工艺具有指导意义。     

单晶硅埚底料中石英的分离研究

通过对单晶硅埚底料进行重熔试验,研究重熔后埚底料中石英的分离情况,并分析重熔所得到的硅片中的氧、碳、金属杂质含量,以期探讨埚底料在太阳电池多晶硅硅锭生产中用作原料的可行性.试验发现通过重熔可以将单晶硅埚底料中的石英与硅料分离,重熔后得到的硅片中氧含量比较高,而金属杂质含量基本可达到太阳电池多晶硅锭的生产要求.     

铜铁锌对Cds性质及Cu2S／Cds太阳电池性能的影响

本文报道了Cu、Fe、Zn对CdS晶体半导体参数和Cu_2S/CdS太阳电池性能的影响。随着Cu、Fe、Zn浓度的增加,电阻率也增加,掺Zn使禁带宽度E_g增大,迁移率μ降低,这些参数的变化,直接使电池的I_(sc)、效率和填充因子(F)降低。在本条件下,以上三种杂质都是受主杂质。掺氧能间接增加施主杂质,对受主杂质起补偿作用。     

行业资讯

正江苏协鑫硅材料获批科技成果转化专项日前,依托在江苏协鑫硅材料名下的江苏省硅基电子材料重点实验室获批研发专项,以激励其诸多科技成果转化对行业的突出贡献。江苏省硅基电子材料重点实验室总面积为3000 m~2,其中千级洁净室近200 m~2,可对硅锭、硅片表面形貌结构、微区成分、晶向结构、表面反射特征、光致发光衰减及杂质元素等进行全面     

薄膜太阳电池系列讲座(16) 硅基薄膜太阳电池(八)

调制材料的光电性能对于吸收层更为重要。CO2浓度比与缺陷态密度及带隙宽度的关系见图38a[35]。带隙宽度最大可达到2.02eV,而缺陷态从1016cm3增加到2.5×1017cm3左右,增加了一个多数量级(缺陷态的测量通过CPM测量得到)。可见,O的加入在加宽带隙的同时,将带来更多的悬挂键缺陷态。鉴于O为二配位,而Si是四配位,配位数的差异造成悬挂键的增加不难理解。     

β-Si_3N_4涂层抗脱落性及对高效多晶硅性能的影响

采用喷涂法分别制备以α-Si_3N_4粉和β-Si_3N_4粉为原料的坩埚内壁用氮化硅涂层,进行烧结和多晶硅铸锭,利用扫描电子显微镜分析铸锭前后涂层形貌、X射线衍射分析仪分析铸锭前后涂层物相、少子寿命测试仪检测硅锭少子寿命以及红区长度等。结果表明:与α-Si_3N_4涂层相比,β-Si_3N_4涂层铸锭后高温稳定性强,与石英坩埚结合牢固,几乎无脱落现象。铸锭后α-Si_3N_4涂层颗粒呈类球形、竖直堆垛于坩埚表面,而β-Si_3N_4涂层颗粒呈六方短柱体、平行叠加于坩埚表面,恰好垂直于杂质扩散方向,故更有利于阻挡杂质的扩散。在不显著影响少子寿命的基础上,β-Si_3N_4涂层坩埚铸成的硅锭边缘红区更短、成品率更高。     

P型透明导电氧化物薄膜的研究

p-TCO薄膜可能开辟一个新的应用领域,但其导电率远小于n-TCO薄膜的导电率,成为制约p-n型TCO应用的关键问题之一。该文归纳了p-TCO的种类和晶体结构,讨论了其半导体机制和能带结构。综述了最近p-TCO薄膜的制备技术和研究进展,分析了导电机理和跃迁模型。认为应综合考虑掺杂、量子效应与尺寸效应、能带结构和载流子浓度与迁移率,才能解决其电导率低的问题。     

掺杂对FeS2薄膜光电性能的影响

采用磁控溅射淀积合金膜和纯铁膜,通过离子注入掺杂,研究了不同条件下FeS2薄膜的晶体结构,光吸收系数、电阻率、载流子浓度等光电性能,并用正电子湮灭谱研究了膜内的空位缺陷。结果表明,掺杂提高了薄膜的导电性能。离子注入使薄膜光吸收系数增加,禁带宽度上升,霍尔迁移率提高;合金溅射导致光吸收系数降低,禁带宽度下降,载流子浓度升高。注入Zn2 退火前空位浓度较大,退火后空位浓度低于纯FeS2膜。     

掺杂浓度对AZO薄膜光电性能的影响及其在硅基薄膜太阳电池中的应用

以磁控溅射法制备Zn O∶Al(AZO)薄膜,研究掺杂浓度及衬底温度对AZO薄膜光电性能的影响。在AZO薄膜光电性能研究优化的基础上,以Al含量为1.6%at.(1%wt.)及3.1%at.(2%at.)的AZO薄膜为前电极制备双结硅基薄膜太阳电池。与业界普遍采用的1%wt.AZO薄膜相比,适度重掺杂(2%wt.)的AZO薄膜由于带隙拓宽可以取得更优的透过率,同时电阻率的优化在更低衬底温度下取得,因此,2%wt.AZO薄膜电池不仅可实现AZO薄膜的低温沉积,而且电池具有较高的转换效率。     

铸造多晶硅硅片的磷吸杂研究

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.     

基于声子晶体理论的炉内管阵列声透射特性数值研究

通过设定炉内换热器管阵列的纵向节距、横向节距和钢管直径等几何参数以及温度等环境参数,根据声子晶体理论,采用Matlab软件计算声波通过顺排和错排阵列后透射波的带隙宽度,并利用Comsol软件对其进行模拟验证,得到炉内换热器管阵列对声传播特性的影响.结果表明:声音穿过管阵列后会产生声波带隙,T-X方向第一带隙中心频率位置与管阵列的结构参数和环境温度有关,其带隙宽度与填充率有关,通常情况下错排阵列比顺排阵列的透声性能差;当填充率相同时,错排阵列的隔声频率比顺排阵列高;顺排阵列的第一带隙宽度随着填充率的增加而增大,错排阵列在填充率为0.38时的带隙最宽;在填充率小于0.23的范围内,错排阵列的隔声效果比顺排阵列好.     

In掺杂CdO透明导电薄膜的研究

通过磁控射频溅射的方法分别在石英玻璃基底上和硅111基底上沉积In掺杂CdO透明导电薄膜。利用XRD、紫外可见分光光度计和霍尔效应测量仪测试薄膜的结构、光学和电学性能。一定量的In掺杂可将CdO的光学吸收边从2.2 eV提高至3.4 eV,甚至更高。同时适量的In掺杂可明显改善CdO薄膜的电学性能,在提高其电子浓度的同时也降低电阻率,获得最低5.8×10~(-5)Ω?cm的电阻率,同时吸收边为3.24 eV的透明导电薄膜。In掺杂的CdO薄膜作为一种性能良好的薄膜材料有较好的发展前景。