多晶硅与少子寿命分布

世界上最纯的物质：硅硅，是人类在世界上提得最纯的物质，目前人类能够得到的最纯的硅，纯度是99.99999999999999%，估计读者们数不过来，告诉您吧，是16个9。

但是，纯硅虽然也有半导体的性质，却是一种没有什么实际用处的半导体。

真正要制作能够使用的半导体器件，包括太阳能电池，就要在其中添加一些杂质，常见的是磷和硼。

也有镓、砷、铝和其它一些元素。

杂质的作用，总体上来说，是调节硅原子的能级，学过半导体或固体物理的人知道，由于晶体结构的原因，固体中的全部原子的各能级形成了能带，硅通常可以分为三个能带，最上面是导带，中间是禁带，下面是价带。

如果以火车为比喻的话，那么，导带是火车，价带是站台，禁带则是站台与火车之间的间隙。

如果所有的自由电子都在价带上，那么，这个固体就是绝缘体,这就好比人站在站台上，是到不了别处的；如果所有的自由电子都在导带上，那么这个固体就是导体，这就好象人上了火车，可以周游全国了。

半导体的自由电子平时在价带上，但受到一些激发的时候，如热、光照、电激发等，部分自由电子可以跑到导带上去，显示出导电的性质，所以称为半导体。

硅就是这样一种半导体，但由于纯硅的导带和价带的距离过大（也称为禁带过宽，），这就好像是就是站台离火车太远，一般的人很难从站台跳到火车上去一样，通常只有很少量的电子能够被从价带激发到导带上，所以纯硅的半导体性质比较微弱，不能直接应用。

有用且必需的杂质为了解决这个问题，科学家们想出了添加杂质的方法，这些杂质在导带和禁带之间形成杂质能级，这些杂质能级要么距离导带很近（如磷），是提供电子的，称为施主能级；要么距离价带很近（如硼），是接受电子的，称为受主能级。

这样，一些很小的激发就可以使硅具有导电的性质。

这就好比在车站和站台之间，加一些垫脚的石凳，离站台近的，就是受主能级，离火车近的，是施主能级。

能够提供施主能级或受主能级的杂质，分别称为施主杂质和受主杂质，这些，当然是有用的杂质。

太阳能电池用多晶硅材料少数载流子寿命的测试邵铮铮;李修建;戴荣铭【摘要】The minority carrier lifetime in p-typed polycrystalline silicon used for solar cells was tested by the high frequency photoconductivity decay method,and the influence of photo injection intensity on the testing re-sult was analyzed in detail. The results show that the decay curve is not exponential damping in a wide area near the peak point,until the signal fade down to lower than half value. In addition,the measured value of the minority carrier lifetime is reduced when reinforcing the photo injection intensity. Based on the surface recom-bination effect and grain boundary recombination effect of the non-equilibrium carriers, we interpreted this physical phenomenon appropriately.%采用高频光电导衰退法测试了太阳能电池用p型多晶硅片的少数载流子寿命，细致分析了光注入强度对测试结果的影响。

结果显示光电导衰减曲线在靠近尖峰处较宽的时间区域内并按非指数规律快速衰减，当信号衰减到一定程度后逐渐接近指数规律，且随着光注入强度增大，少子寿命的测量结果显著减小。

铸造多晶硅中杂质对少子寿命的影响对于太阳电池材料，勺子寿命是衡量材料性能的一个重要参数。

多晶硅锭中存在高密度的缺陷和高浓度的杂质(氧、碳以及过渡族金属铁等)。

有研究表明，相比于晶界和位错，氧、铁等主要的杂质元素对硅锭中少子寿命的影响更大。

氧是铸造多晶硅材料中最主要的杂质元素之一，间隙氧通常不显电学活性，对少子寿命没有影响。

但在晶体生长或热处理时，在不同温度氧会形成热施主、新施主、氧沉淀，氧沉淀会吸引铁等金属元素。

另外铁也被认为铸造多晶硅中最常见的有害杂质之一。

P型硅中，铁通常与硼结合成铁-硼对，铁一硼对在室温下能稳定存在，但在200℃下热处理或者强光照可以使铁一硼对分解而形成间隙铁离子和硼离子，由于间隙铁离子和铁一硼对少数载流子复合能力的不同，使得处理前后少子寿命值出现变化，从而可以建立起间隙铁浓度对应少子寿命值变化之间的关系。

杂质在铸造多晶硅硅锭中的分布，与该杂质在硅中的分凝系数K有关。

在铸造多晶硅锭料由底部向顶部逐渐凝固时，如果杂质的分凝系数K<1，则凝固过程中，固相中的杂质不断地被带到熔体中，出现杂质向底部集中，越接近底部浓度越大，相反，如果分凝系数K>1，则杂质集中在顶部，越接近顶部浓度越大。

氧主要集中在硅锭头部，其浓度呈现从硅锭底部向顶部逐渐降低的趋势。

可以认为分凝机制对于氧在熔体硅中的传递和分布起主要作用。

间隙铁分布为：头部和尾部浓度较高，中间部分浓度较低，且分布较为均匀。

这与仅由分凝机制决定的间隙铁浓度分布，特别是在底部处产生了较大偏离。

硅锭底部处出现了较大的间隙铁浓度，由于铁在硅中具有较大的扩散系数，所以这可能是硅锭底部凝固完成后的冷却过程中，铁由坩埚或者氮化硅保护层向其进行固相扩散的结果。

事实上硅锭的底部最先开始凝固，通常整个凝固过程将持续数十小时，硅锭底部将有较长时间处于高温状态，因而使得固相扩散的现象有可能发生。

固相扩散的程度与凝固后硅锭的冷却速率以及各温度下的铁的扩散系数有关。

太阳能级多晶硅的长晶速率和杂质分布摘要在工业规模的多晶铸锭炉中，定向凝固法铸造多晶硅的长晶速率是由固液界面的位置决定的。

两个实验让硅从底部以接近平直的界面凝固垂直向上生长，凝固完后以不同的速率冷却。

发现4×10-6 米/秒的平均凝固速率和从坩埚底部温度的的计算值相吻合。

检测多晶硅锭生长方向上的碳氧分布和少子寿命。

在两块多晶硅锭中，碳的分布是很相似的，它在多晶硅锭中间位置的浓度大约都是4ppma。

缓慢冷却时发现多晶硅锭中有更高的氧浓度。

这是由于涂层质量差增加了坩埚中氧向熔硅中的扩散导致的结果。

快速冷却的多晶硅锭的少子寿命被发现是大约10μm，然而缓慢冷却的少子寿命只有2μm.缓慢冷却具有较低的少子寿命可能是由铁从坩埚向熔体中扩散导致的结果。

◎ 2005年B.V出版社版权所有关键词：定向凝固；多晶硅；凝固速率；杂质分布；少子寿命1简介多晶硅是太阳能电池制造中最常用的材料，它占到全球太阳能光伏组件的50%以上。

定向凝固法是铸造太阳能级多晶硅的常用方法。

它的原理是硅料熔化后把热量从坩埚底部抽出，进而形成接近平直的固液界面从底部开始凝固。

大部分杂质被分离到硅锭顶部，并且最后的晶体结构主要是平行于晶体生长方向的大柱状晶粒。

太阳能级多晶硅的光电转换效率一般在12%—15%这个范围。

光电转换效率主要是由位错间少数载流子的复合以及晶粒内的缺陷例如杂质、小的原子集团或者沉淀限制的。

由于单纯位错间的复合被认为是相对较弱的，这也就暗示了这些区域的金属杂质和沉淀是增强再结晶能力的原由。

众所周知，多晶硅凝固过程严重影响着电池片的光电转换效率。

多晶硅的凝固决定着材料的结构，而且快速冷却凝固被认为影响着硅锭的位错密度，固液界面的曲率可能影响着晶体的形态和杂质在硅锭中的位置。

碳和氧还有氮是多晶硅中主要的杂质。

碳主要来源于熔炉中的隔热和加热器件，而氧主要来源于石英坩埚向熔体的扩散。

本文介绍的实验是为了确定在工业布里奇曼熔炉中定向凝固法铸造多晶硅的长晶速率，并且确立冷却速率对由位错密度影响的少数载流子寿命的影响。

单晶、多晶的可靠性与经济性比较分析/technical_papers/Photovoltaic_module _selection_a_comparison_of_the_reliability_and_economy单多晶硅片性能对比单晶硅片与多晶硅片在晶体品质、电学性能、机械性能方面有显著差异。

单晶和多晶的差别主要在于原材料的制备方面，单晶是直拉提升法，多晶是铸锭方法，后端制造工艺只有一些细微差别。

晶体品质差异图2 单晶硅片与多晶硅片外观图示图2展示了单晶和多晶硅片的差异。

硅片性质的差异性是决定单晶和多晶系统性能差异的关键。

左图是单晶硅片，是一种完整的晶格排列;右图是多晶硅片，它是多个微小的单晶的组合，中间有大量的晶界，包含了很多的缺陷，它实际上是一个少子复合中心，因此降低了多晶电池的转换效率。

另一方面，单晶硅片的位错密度和金属杂质比多晶硅片小得多，各种因素综合作用使得单晶的少子寿命比多晶高出数十倍，从而表现出转换效率优势。

单晶是一种完整的晶格排列，在同样的切片工艺条件下表面缺陷少于多晶，在电池制造环节，单晶电池的碎片率也是小于1%的，通常情况下是0.8%左右。

单晶硅片可以稳定应用金刚线切割工艺，显著降低切片成本，并提高电池转换效率。

对多晶而言，晶体结构的缺陷导致在电池环节的碎片率一般大于2%，并且硅片切割工艺的改进难度很大，因为它没法用金刚线切割，只能用传统的砂线来切，成本上基本没有多大的下降空间。

电学性能差异图3 单晶与多晶少子寿命分布比较图3是单多晶的少子寿命对比。

蓝色代表少子寿命较高的区域，红色代表少子寿命较低的区域。

很明显，单晶的少子寿命是明显高于多晶的。

机械性能差异图4 单晶硅片与多晶硅片机械性能比较图4是单晶硅片和多晶硅片的机械性能电脑分析对比数据。

可以看出，多晶硅片的最大弯曲位移比单晶硅片低1/4，因此在电池的生产和运输过程中更容易破碎。

我们今天讲电站的质量问题，很重要的一点，组件在运输安装过程中可能产生电池片破碎、隐裂等问题，相对多晶而言，单晶在运输中的抗破坏性能比较好。

多晶硅与少子寿命分布（河南科技大学材料科学与工程系，洛阳 471000）摘要：铸造多晶硅目前已经成功取代直拉单晶硅而成为最主要的太阳能电池材料。

铸造多晶硅材料中高密度的杂质和结晶学缺陷(如晶界，位错，微缺陷等)是影响其太阳能电池转换效率的重要因素。

本文利用傅立叶红外分光光谱仪(FTIR) ，微波光电导衰减仪，红外扫描仪(SIRM)，以及光学显微镜(OpticalMicroscopy)等测试手段，对铸造多晶硅中的原生杂质及缺陷以及少子寿命的分布特征进行了系统的研究。

主要包括以下三个方面:间隙氧在铸造多晶硅锭中的分布规律;铸造多晶硅中杂质浓度的分布与材料少子寿命的关系;铸造多晶硅中缺陷的研究及其对少子寿命的影响。

关键词：铸造多晶硅；间隙氧；铁；位错；少子寿命1.引言1.1多晶硅的生产简介：硅，1823年发现，为世界上第二最丰富的元素——占地壳四分之一，砂石中含有大量的SiO2，也是玻璃和水泥的主要原料，纯硅则用在电子元件上，譬如启动人造卫星一切仪器的太阳能电池，便用得上它。

由于它的一些良好性能和丰富的资源，自一九五三年作为整流二极管元件问世以来，随着硅纯度的不断提高，目前已发展成为电子工业及太阳能产业中应用最广泛的材料。

多晶硅的最终用途主要是用于生产集成电路、分立器件和太阳能电池片的原料。

硅的物理性质：硅有晶态和无定形两种同素异形体，晶态硅又分为单晶硅和多晶硅，它们均具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，具有半导体性质，晶态硅的熔点1416±4℃，沸点3145℃，密度2.33 g/cm3，莫氏硬度为7。

单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列为单一晶核，晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅，如果当这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。

一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上，大规模集成电路的要求更高，硅的纯度必须达到九个9。

简述多晶硅块少子寿命的检测原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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工业和信息化部关于修订《光伏制造行业规范条件》和《光伏制造行业规范公告管理暂行办法》的公告文章属性•【制定机关】工业和信息化部•【公布日期】2024.11.15•【文号】工业和信息化部公告2024年第33号•【施行日期】2024.11.15•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】电子信息正文中华人民共和国工业和信息化部公告2024年第33号关于修订《光伏制造行业规范条件》和《光伏制造行业规范公告管理暂行办法》的公告为贯彻落实党中央、国务院决策部署，进一步加强光伏行业规范管理，推动产业加快转型升级和结构调整，推动我国光伏产业高质量发展，工业和信息化部对《光伏制造行业规范条件》和《光伏制造行业规范公告管理暂行办法》进行了修订，现予以公告。

《光伏制造行业规范条件（2021年本）》和《光伏制造行业规范公告管理暂行办法（2021年本）》（工业和信息化部公告2021年第5号）同时失效。

工业和信息化部2024年11月15日光伏制造行业规范条件（2024年本）为加强光伏行业管理，引导产业加快转型升级和结构调整，推动我国光伏产业高质量发展，根据国家有关法律法规及《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》等政策，按照优化布局、调整结构、控制总量、鼓励创新、支持应用的原则，制定本规范条件。

本规范条件是鼓励和引导行业技术进步和规范发展的引导性文件，不具有行政审批的前置性和强制性。

一、生产布局与项目设立（一）光伏制造企业及项目应符合国家资源开发利用、环境保护、节能管理等法律法规要求，符合国家产业政策和相关产业规划及布局要求，符合当地国土空间规划、社会经济发展规划和环境保护规划等要求，符合区域生态环境分区管控及规划环评要求。

（二）光伏制造项目未建设在国家法律法规、规章及规划确定或省级以上人民政府批准的自然保护区、饮用水水源保护区、生态功能保护区，已划定的永久基本农田及生态保护红线，以及法律、法规规定禁止建设工业企业的区域内。

GB/T 25074-2010 太阳能级多晶硅主要内容分类：棒状、块状、颗粒状，按等级分三级牌号1. 尺寸范围1.1破碎的块状多晶硅具有无规则的形状和随机尺寸分布，其线性尺寸最小为3mm，最大为200mm。

分布范围为：a.3-25mm的最多占重量的15%；b.25-100mm的占重量的15-35%；c.100-200mm的最少占重量的65%。

1.2颗粒状硅粒度范围为1-3mm。

1.3棒状多晶硅的直径、长度尺寸由供需双方商定。

2. 表面质量2.1块状、棒状多晶硅断面结构应致密。

2.2多晶硅免洗或经表面清洗，都应达到直接使用要求。

所有多晶硅的外观应无色斑、变色，无目视可见的污染物和氧化的外表面。

2.3多晶硅中不允许出现氧化夹层。

3. 引用标准3.1 GB/T 1550 非本征半导体材料导电类型测试方法3.2 GB/T 1551 硅单晶电阻率测定方法3.3 GB/T 1553 硅和锗体内少数载流子寿命测定光电导衰减法3.4 GB/T 1557 硅晶体中间隙氧含量的红外吸收测量方法3.5 GB/T 1558硅中代位碳原子含量红外吸收测量方法3.6 GB/T 4059 硅多晶气氛区熔磷检验方法3.7 GB/T 4060 硅多晶真空区熔基硼检验方法3.8 GB/T 4061 硅多晶断面夹层化学腐蚀检验方法3.9 GB/T 24574 硅单晶中Ⅲ-Ⅴ族杂质的光致发光测试方法3.10 GB/T 24581 低温傅立叶变换红外光谱法测量单晶硅中Ⅲ、Ⅴ族杂质含量的测试方法3.11 SEMI MF 1535 用微波反射光电导衰减法非接触测量硅片载流子复合寿命的测试方法4. 测试方法4.1多晶硅导电类型检验按GB/T 1550测试。

4.2多晶硅电阻率测量按GB/T 1551测试。

4.3少数载流子寿命测量按GB/T 1553或SEMI MF 1535测试。

4.4多晶硅中氧浓度测量按GB/T 1557测试。

4.5中碳浓度测量按GB/T 1558测试。

多晶硅片少子寿命的影响因素研究与分析
近年来，由于我国太阳能产业发展迅速，晶体硅片已经成为一种重要的太阳能元件，而它的少子寿命也是影响元件性能的重要参数。

因此，如何提高晶体硅片少子寿命，开展更为有效的少子寿命研究，并分析影响少子寿命的因素，已成为当前研究活动的热门话题。

晶体硅片少子寿命的研究主要集中在结构参数、工艺参数、环境参数和物理参数4个方面。

首先，从结构参数方面来看，硅片表面形貌差异可能引起破碎漂移，而不同尺寸孔洞以及硅片结构表面深浅变化可能会引入少子损伤量。

此外，晶体硅层的厚度也可以影响少子寿命，特别是硅和衬底的亲和性可以改变晶体硅层的完整性。

其次，从工艺参数来看，非晶硅片的图形转换和经过处理的硅片表面的活泼性可能会影响少子的寿命，尤其是经过烤箱温度烧结的晶体硅组织可以影响少子损伤的量。

环境参数也可能会影响晶体硅片的少子寿命，如臭氧、催化剂、紫外线和盐雾等，它们对晶硅片表面有伤害，从而影响少子的寿命。

最后，从晶体硅片的物理参数来看，晶硅片的性能有非常重要的影响，如热性能、电性能和光学性能等。

这些物理性能的变化会影响晶体硅片少子的效率，同时也会影响少子的寿命。

因此，通过对上述各项参数的研究分析，可以有效提高晶体硅片少子寿命，实现核电子材料和太阳能元件的性能优化。

综上所述，晶体硅片少子寿命的影响因素研究分析，是一项具有重大实用价值的研究工作。

单晶硅片技术标准1范围1.1 本要求规定了单晶硅片的分类、技术要求、包装以及检验规范等1.2 本要求适用于单晶硅片的采购及其检验。

2 规范性引用文件2.1 ASTM F42-02 半导体材料导电率类型的测试方法2.2 ASTM F26 半导体材料晶向测试方法2.3 ASTM F84 直线四探针法测量硅片电阻率的试验方法2.4 ASTM F1391-93 太阳能硅晶体碳含量的标准测试方法2.5 ASTM F121-83 太阳能硅晶体氧含量的标准测试方法2.6 ASTM F 1535 用非接触测量微波反射所致光电导性衰减测定载流子复合寿命的实验方法3 术语和定义3.1 TV：硅片中心点的厚度，是指一批硅片的厚度分布情况；3.2 TTV：总厚度误差，是指一片硅片的最厚和最薄的误差（标准测量是取硅片5点厚度：边缘上下左右6mm处4点和中心点）；3.3位错：晶体中由于原子错配引起的具有伯格斯矢量的一种线缺陷；3.4位错密度：单位体积内位错线的总长度(cm/cm3)，通常以晶体某晶面单位面积上位错蚀坑的数目来表示；3.5 崩边：晶片边缘或表面未贯穿晶片的局部缺损区域，当崩边在晶片边缘产生时，其尺寸由径向深度和周边弦长给出；3.6 裂纹、裂痕：延伸到晶片表面，可能贯穿，也可能不贯穿整个晶片厚度的解理或裂痕；3.7 四角同心度：单晶硅片四个角与标准规格尺寸相比较的差值。

3.8 密集型线痕：每1cm上可视线痕的条数超过5条4 分类单晶硅片的等级有A级品和B级品，规格为：125´125Ⅰ(mm)、125´125Ⅱ(mm)、156 ´156(mm)。

5 技术要求5.1 外观见附录表格中检验要求。

5.2外形尺寸5.2.1 方片TV为200±20 um,测试点为中心点；5.2.2 方片TTV小于30um，测试点为边缘6mm处4点、中心1点；5.2.3 硅片TTV以五点测量法为准，同一片硅片厚度变化应小于其标称厚度的15%；5.2.4 相邻C段的垂直度：90 o±0.3o；5.2.5 其他尺寸要求见表1。

晶科硅棒少子寿命
晶科硅棒少子寿命是指晶体硅棒中电子和空穴的平均寿命。

硅棒是光伏产业中常用的材料，用于制造太阳能电池。

少子寿命是评估光伏电池效能的重要参数之一。

在晶科硅棒中，光子通过光吸收产生电子和空穴对，这对载流子在材料中的寿命决定了电流的传输速度和效率。

如果少子寿命较长，则载流子能够在材料内部长时间存在，从而增加光伏电池的效率。

相反，如果少子寿命较短，则载流子会迅速复合，减少电流的传输效率。

晶科通过采用一系列的工艺和技术手段，来提高硅棒的少子寿命。

首先，在硅棒的生产过程中，严格控制杂质的含量和分布，以减少复合中心的形成。

其次，通过改变晶体硅的结构和晶格缺陷，提高载流子的寿命。

此外，晶科还利用表面反射和抗反射技术，减少光子的损失，提高光伏电池的光吸收效率。

晶科的硅棒少子寿命技术已经取得了显著的进展。

经过不断的研发和改进，晶科硅棒的少子寿命已经超过了行业的平均水平。

这使得晶科的光伏电池在光吸收和电流传输方面具有明显的优势，提高了光伏电池的转换效率和稳定性。

除了技术的突破，晶科还注重研究少子寿命与光伏电池性能之间的关系。

通过对硅棒的少子寿命进行详细的测试和分析，晶科能够更
好地了解光伏电池的工作机制，并优化电池的设计和制造工艺。

少子寿命作为光伏电池性能的重要指标，对于提高光伏发电的效率和可靠性起着关键作用。

晶科将继续致力于研发和创新，不断提高硅棒的少子寿命技术，为光伏产业的发展做出贡献。

通过不断提升少子寿命，晶科将推动光伏电池的性能和可靠性不断提高，为推动可持续能源的发展贡献力量。