毕业设计（论文）开题报告多晶硅铸锭中的杂质和缺陷.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：材料学院 2011年3月8日课题名称 多晶硅铸锭中的杂质和缺陷学生姓名陈如璞专业班级非金材071课题类型论文指导教师郭耀昌、余进/郑丽娜职称工程师/讲师课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义依据：铸造多晶硅中常见的有害杂质元素有氧，碳和过渡族金属铁等。铁等过渡族金属及其复合体或沉淀会在硅的禁带中引入深能级，成为材料中少数载流子的强复合中心，从而显著降低少数载流子的寿命。而氧在铸造多晶硅的生长过程中则可能会形成热施主，新施主和氧沉淀，施主会导致电阻率漂移，而氧沉淀则会成为过渡族金属的吸杂中心，具有很强的少子复合能力。由于铸造多晶硅中还存在着高密度的位错及晶界等缺陷，通常氧、碳以及铁等杂质容易在这些缺陷处沉淀下来，形成新的电活性中心，并引起电学性能分布不均匀。因此，控制材料中这些杂质元素的浓度和分布，降低硅锭中的缺陷密度，成为铸造多晶硅材料生长时最为关键的工艺技术之一。多晶硅中存在高密度的、种类繁多的缺陷，如晶界、位错、小角晶界、孪晶、亚晶界、空位、自间隙原子以及各种微缺陷等。特别是其中的位错和晶界两类最主要的缺陷通常被认为是限制铸造多晶硅材料太阳能电池转换效率的重要因素。意义：充分了解铸锭中存在的一些杂质和缺陷类型以及由它们带来的一些影响因素,在生产中做出相应的措施来避免如线痕,少子寿命偏低 ,电阻率异常等等不良品出现,避免等不良品流入电池车间,造成不必要的人力 ,物力的浪费,提高生产效率,也就提高了经济效益。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述1975年，德国的Wacker公司开发了一种新型的生产工艺wIcP(wackeringotcasting pmcess，wacker晶锭铸造工艺，即用浇铸法制备出用于太阳能电池的多晶硅锭。其后在这基础上，许多研究小组相继提出了各种各样的铸造工艺。这些铸造工艺主要包括定向凝固法及浇铸法。定向凝固法是将硅料放在坩埚中熔融，然后将坩埚从热场逐渐下降或从坩埚底部通冷源，以造成一定的温度梯度，固液界面则从坩埚底部向上移动而形成晶锭；浇铸法是将熔化后的硅液从坩埚中导入另一模具中形成晶锭。此法由于受热场的影响，所得晶锭材质不如定向凝固法所得。采用定向凝固法，可以通过控制垂直方向的温度梯度，使得固液界面尽量平直，有利于生长出取向性较好的柱状mcSi晶锭，该方法目前被产业界广泛采用。EMCP，中文名可以翻译为感应加热连续铸造法，最先由Ciszek于1985年提出。然后在日本，Kaneko以及Sumitomo Sitix公司的一个工艺研究小组将该方法成功地应用到工业生长中。EMCP的主要特点是结合了冷坩埚融化以及连续铸造的特点，采用一个电磁感应的冷坩埚来融化多晶硅材料，材料跟坩埚不接触，成功的避免了来自坩埚的玷污，另外由于采用连续铸造的方法，提高了生产效率(坩埚的拉伸速率可达到定向凝固的10倍)，而且生长的多晶硅材料在结构及性质上比较均匀.然而，EMCP法生长的mcsi中颗粒尺寸较小，一般为35mm，小于传统的定向凝固法制得的多晶硅颗粒(520mm)。而且由于其凝固速率较快以及固液界面处不平而产生较高热应力的关系，其位错密度相对要高，因而利用EMCP mcsi材料制各的太阳能电池转换效率也相对较低，如制各10×10 cm2的太阳电池，定向凝固铸造的mcSi太阳电池的转换效率可以达到16，而EMCP mcSi太阳电池的转换效率约为13。3. 课题设计（或研究）的内容1. 多晶铸锭晶体杂质和缺陷产生的原因分析2晶体缺陷和杂质对多晶铸锭硅锭质量的影响3. 多晶铸锭中晶体缺陷减少途径4. 撰写8000字毕业论文，完成12000字符的外文翻译4. 设计（或研究）方法1.研究多晶硅中杂质和缺陷的分布2. 通过相关数据及检测结果了解晶体缺陷对多晶铸锭的影响3. 结合工艺实验，研究出铸锭过程中有效减少缺陷和杂质的方法5. 实施计划0102周 文献调研、开题报告的撰写、实验方案设计0309周 进行工艺实验(配料、合成)1011周 性能测试1213周 测试结果分析1417周 论文撰写，答辩指导教师意见 指导教师签字：余进 2011年3月8日教研室意见教研室主任签字： 2011年3月8日