半導(dǎo)體材料與工藝之多晶硅錠定向凝固生長方法

多晶硅錠定向凝固生長方法實現(xiàn)多晶硅定向凝固生長的四種方法：布里曼法熱交換法電磁鑄錠法澆鑄法8.5.1鑄錠澆注法鑄錠澆注法于1975年由Wacker公司首創(chuàng)，其過程是將硅料置于熔煉坩堝中加熱熔化，而后利用翻轉(zhuǎn)機械將其注入預(yù)先準備好的模具內(nèi)進行結(jié)晶凝固，從而得到等軸多晶硅。近年來，為了提高多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率，也有人對此傳統(tǒng)工藝加以改進，通過對模具中熔體凝固過程溫度加以控制，形成一定的溫度梯度和定向散熱的條件，獲得定向柱狀晶組織。8.5.1鑄錠澆注法鑄錠澆注法生產(chǎn)原理示意圖1固態(tài)2.液態(tài)3熔煉坩堝4.涂層5.凝固界面G.模具8.5.1鑄錠澆注法由于澆注法用的坩堝,模具材料多為石墨、石英等，所以用該法制備的多晶硅中氧、碳等雜質(zhì)元素含量較高。同時，硅熔體在高溫時與石墨發(fā)生反應(yīng)，加之硅凝固過程中的體膨脹作用，易造成硅錠與石墨模具的粘連，冷卻后難以脫模。為了避免以上缺陷，研究者們經(jīng)過多年的研究實踐，在坩堝、模具的內(nèi)工作表面上涂上一層膜，以防止坩堝、模具等對硅的污染及起到一定的潤滑脫模作用。8.5.1鑄錠澆注法多年來通過對各種涂膜材料性能及所制得硅錠品質(zhì)的對比研究后，目前主要采用Si3N4,SiC-Si3N4,Si0/SiN,BN等。除此之外，大面積化，即增加坩堝或模具的體積表面比，從而減小熔體與坩堝或模具的接觸面積，亦有利于雜質(zhì)的降低。8.5.1鑄錠澆注法為提高多晶硅錠品質(zhì)從而提高電池效率，近年來對該法硅料熔煉過程也進行了研究，采用了一些新的熔煉技術(shù)，如利用真空除雜作用及感應(yīng)熔煉過程中電磁力對熔體的攪拌及促使熔體與坩堝的軟或無接觸作用，采用真空條件下的電磁感應(yīng)熔煉或冷坩堝感應(yīng)熔煉來對原料硅進行加熱熔化等。

8.5.1鑄錠澆注法澆注法工藝成熟、設(shè)備簡單、易于操作控制，目能實現(xiàn)半連續(xù)化生產(chǎn)，其熔化、結(jié)晶、冷卻都分別位于不同的地方，有利于生產(chǎn)效率的提高和能耗的降低;然而，其熔煉與結(jié)晶成形在不同的坩堝中進行，容易造成熔體一次污染，同時受熔煉坩堝及翻轉(zhuǎn)機械的限制，爐產(chǎn)量較小，目前所生產(chǎn)多晶硅通常為等軸狀，由于晶界、亞晶界的不利影響，電池轉(zhuǎn)換效率較低。8.5.2定向凝固法定向凝固法通常指的是在同一個坩堝中熔煉，而后通過控制熔體熱流方向，以使坩堝中熔體達到一定的溫度梯度，從而進行定向凝固得到柱狀晶的過程。對于熔體熱流方向的控制，主要有:以一定的速度向上移動坩堝側(cè)壁、向下移動坩堝底板、在坩堝底板上通水強制冷卻或是感應(yīng)熔煉時將坩堝連同熔體一起以一定的速度向下移出感應(yīng)區(qū)域、從下向上陸續(xù)降低感應(yīng)線圈功率等。實際應(yīng)用的定向凝固基本方法卞要有:熱交換法(HEM)、Bridgman等定向凝固柱狀晶生長示意圖熱流方向側(cè)向無溫度梯度，不散熱晶體生長方向多晶硅錠錠的柱狀狀晶結(jié)構(gòu)構(gòu)一般來說說，純金金屬通過過定向凝凝固，可可獲得平平面前沿沿，即隨隨著凝固固進行，，整個平平面向前前推進，，但隨著著溶質(zhì)濃濃度的提提高，由由平面前前沿轉(zhuǎn)到到柱狀。。對于金屬屬，由于于各表面面自由能能一樣，，生長的的柱狀晶晶取向直直，無分分叉。而硅由于于是小平平面相，，不同晶晶面自由由能不相相同，表表面自由由能最低低的晶面面會優(yōu)先先生長，，特別是是由于雜雜質(zhì)的存存在，晶晶面吸附附雜質(zhì)改改變了表表面自由由能，所所以多晶晶硅柱狀狀晶生長長方向不不如金屬屬的直，，且伴有有分叉。。8.5.2定向凝固固法熱交換法法基本原理理是在坩坩堝底板板上通以以冷卻水水或氣進進行強制制冷卻，，從而使使熔體自自上向下下定向散散熱;Bridgman法則是將坩坩堝以一一定的速速度移出出熱源區(qū)區(qū)域，從從而建立立起定向向凝固的的條件。。實際生產(chǎn)產(chǎn)應(yīng)用中中，通常常都是將將兩者綜綜合起來來，從而而得到更更好的定定向效果果。定向凝固固法基本本原理1冷卻水水或氣2.坩堝堝3.液態(tài)態(tài)4.固/液界面面5.固態(tài)態(tài)6.熱源源布里曼法法（BridgemanMethod）這是一種種經(jīng)典的的較早的的定向凝凝固方法法。特點：坩堝和熱熱源在凝凝固開始始時作相相對位移移，分液液相區(qū)和和凝固區(qū)區(qū)，液相相區(qū)和凝凝固區(qū)用用隔熱板板隔開。。液固界面面交界處處的溫度度梯度必必須>0，即dT/dx>0，溫度梯梯度接近近于常數(shù)數(shù)。長晶速度度受工作作臺下移移速度及及冷卻水水流量控控制，長長晶速度度接近于于常數(shù)，，長晶速速度可以以調(diào)節(jié)。。硅錠高度度主要受受設(shè)備及及坩堝高高度限制制。生長速度度約0.8-1.0mm/分。缺點：爐爐子結(jié)構(gòu)構(gòu)比熱交交換法復(fù)復(fù)雜，坩坩堝需升升降且下下降速度度必須平平穩(wěn)，其其次坩堝堝底部需需水冷。坩堝熱源硅液隔熱板熱開關(guān)工作臺冷卻水固相固液界面面液相布里曼法法示意圖圖熱交換法法是目前國國內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)廠家主主要使用用的一種種爐型。。特點：坩堝和熱熱源在熔熔化及凝凝固整個個過程中中均無相相對位移移。一般般在坩堝堝底部置置一熱開開關(guān)，熔熔化時熱熱開關(guān)關(guān)關(guān)閉，起起隔熱作作用；凝凝固開始始時熱開開關(guān)打開開，以增增強坩堝堝底部散散熱強度度。長晶晶速度受受坩堝底底部散熱熱強度控控制，如如用水冷冷，則受受冷卻水水流量（（及進出出水溫差差）所控控制。由于定向向凝固只只能是單單方向熱熱流（散散熱），，徑向（（即坩堝堝側(cè)向））不能散散熱，也也即徑向向溫度梯梯度趨于于0，而坩堝堝和熱源源又靜止止不動，，因此隨隨著凝固固的進行行，熱源源也即熱熱場溫度度（大于于熔點溫溫度）會會逐步向向上推移移，同時時又必須須保證無無徑向熱熱流，所所以溫場場的控制制與調(diào)節(jié)節(jié)難度要要大。液固界面面逐步向向上推移移，液固固界面處處溫度梯梯度必須須是正值值，即大大于0。但隨著著界面逐逐步向上上推移，，溫度梯梯度逐步步降低直直至趨于于0。熱交換法法的長晶晶速度及及溫度梯梯度為變變數(shù)。而而且錠子子高度受受限制，，要擴大大容量只只能是增增加硅錠錠截面積積。最大優(yōu)點點是爐子子結(jié)構(gòu)簡簡單。熱源坩堝液固界面面散熱裝置置HEM法示意圖圖固相液相保溫框熱源坩堝液固界面面石墨塊隔熱板（防止不不銹鋼爐爐底過熱熱）爐型1示意圖定向凝固固法與鑄錠澆澆注法相相比，定定向凝固固法具有有以下一一些優(yōu)點點:在同一個個坩堝中中進行熔熔煉與凝凝固成形形，避免免了熔體體的一次次污染;通過定向向凝固得得到的是是柱狀晶晶，減輕輕了晶界界的不利利影響。。由于定向向凝固過過程中的的雜質(zhì)分分凝效應(yīng)應(yīng)，對硅硅中平衡衡分凝系系數(shù)遠小小于或大大于1的雜質(zhì)有有一定的的提純作作用。8.5.3電磁感應(yīng)應(yīng)加熱連連續(xù)鑄造造(EMCP)多晶硅電電磁感應(yīng)應(yīng)加熱連連續(xù)鑄造造技術(shù)于于1985年由Ciszek首先提出出，而后后在日本本得到深深入的研研究，并并將其成成功應(yīng)用用到工業(yè)業(yè)生產(chǎn)中中;法國的FrancisDurand等人在Photo-watt公司的合合作下，，也于1989年將此方方法應(yīng)用用到太陽陽能電池池用多晶晶硅的生生產(chǎn)制備備中。EMCP法的最大大特點:綜合了冷冷坩堝感感應(yīng)熔煉煉與連續(xù)續(xù)鑄造原原理，集集兩者優(yōu)優(yōu)點與一一體；8.5.3電磁感應(yīng)應(yīng)加熱連連續(xù)鑄造造(EMCP)電磁感應(yīng)應(yīng)加熱連連續(xù)鑄造造過程中中，顆粒粒硅料經(jīng)經(jīng)加料器器以一定定的速度度連續(xù)進進入坩堝堝熔體中中，通過過熔體預(yù)預(yù)熱及線線圈感應(yīng)應(yīng)加熱熔熔化，隨隨下部硅硅錠一起起向下抽抽拉凝固固，從而而實現(xiàn)過過程的連連續(xù)操作作。由于硅在在低溫下下電阻不不滿足感感應(yīng)加熱熱的條件件，所以以起初坩坩堝底部部加以石石墨底托托進行預(yù)預(yù)熱啟熔熔。電磁感應(yīng)應(yīng)加熱連連續(xù)鑄造造(EMCP)原理圖1.線圈2.坩堝3.石墨感應(yīng)應(yīng)器4.顆粒硅5.氬氣6.水7.真空泵8.絕熱套9.石墨底托托8.5.3電磁感應(yīng)應(yīng)加熱連連續(xù)鑄造造(EMCP)EMCP具有以下下一些優(yōu)優(yōu)點:感應(yīng)熔煉煉過程中中，熔體體與坩堝堝無接觸觸或軟接接觸，有有效避免免了坩堝堝對熔體體的污染染，所得得錠中各各雜質(zhì)含含量基本本與原料料相同，，氧含量量有所降降低，銅銅略高;冷坩堝壽壽命長，，可重復(fù)復(fù)利用，，有利于于成本的的降低;由于電磁磁力的攪攪拌作用用及連續(xù)續(xù)鑄造，，鑄錠性性能穩(wěn)定定、均勻勻，避免免了常規(guī)規(guī)澆注法法過程中中因雜質(zhì)質(zhì)分凝導(dǎo)導(dǎo)致的鑄鑄錠頭尾尾質(zhì)量較較差、需需切除的的現(xiàn)象，，材料利利用率高高;連續(xù)鑄造造有利于于生產(chǎn)效效率的提提高，己己達30kg/h左右8.5.3電磁感應(yīng)應(yīng)加熱連連續(xù)鑄造造(EMCP)與此同時時，EMCP法也具有特特有的一一些缺陷陷:所得多晶晶硅錠晶晶粒較小小，外圍圍貼壁晶晶粒尺寸寸小于1mm，中間部部分稍大大，但也也僅1～2mm;所得多晶晶硅晶內(nèi)內(nèi)缺陷較較多。8.5.3電磁感應(yīng)應(yīng)加熱連連續(xù)鑄造造(EMCP)由于其所所制備的的多晶硅硅所含雜雜質(zhì)較少少，而晶晶內(nèi)缺陷陷卻較多多，因而而在此對對電池轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效率率影響最最大的不不是高的的雜質(zhì)含含量，而而是晶內(nèi)內(nèi)缺陷。。而晶內(nèi)缺缺陷有一一定的內(nèi)內(nèi)除雜作作用(即雜質(zhì)大大多集中中于缺陷陷附近)，所以，，常規(guī)的的外除雜雜己無多多大意義義，為此此，研究究開發(fā)了了鈍化技技術(shù)，以以用來提提高電池池性能。。Rawsilicon"Eleven-nines"(purity99.999999999%)siliconisusedasarawmaterialSUMCO-Electromagneticcastingmethod-Electromagneticcastingmethod2.ElectromagneticcastingmethodRawsiliconismoltenfromhighfrequencyinductionheatingusinginductioncoils.ThehighfrequencyinductionheatingsystemallowsanobjecttoinduceelectriccurrentusingthesameprincipleasanIHheater.Sincetheelectromagneticforcegeneratedbytheinductioncoilprovidesmoltensiliconwiththeforcedirectedtowardthecenter,theliquidsiliconcanmaintainhighpuritywithoutmakingcontactwiththecrucible.Byloweringtheingotslowly,theliquidsiliconcoolsgraduallyandcrystallizes3.Squaremulti-crystallinesiliconingotsTheingotmanufacturedbytheelectromagneticcastingmethodisthelargestsiliconcrystalforsolarcellsintheworldwithalengthof7,000mm冷坩堝連連續(xù)定向向熔鑄多多晶硅照照片8.5.4多晶硅鑄鑄錠多晶硅片片加工流流程及裝裝備多晶硅片片加工的的具體流流程如下下:裝料-熔化-定向生長長-冷卻凝固固-Si錠出爐-破錠-多線切割割-Si片清洗-包裝。多晶硅片片加工的的具體流流程8.5.4多晶硅鑄鑄錠所對應(yīng)的的裝備有有:用于石英英坩堝內(nèi)內(nèi)噴涂氮氮化硅粉粉的噴涂涂設(shè)備噴涂后烘烘干固化化的坩堝堝燒結(jié)設(shè)設(shè)備多晶硅定定向生長長的多晶晶硅鑄錠錠爐將Si錠剖解成成所需尺尺寸方形形多晶硅硅柱的剖剖錠機將Si柱切切割割成成Si片的的多多線線切切割割機機Si片清清洗洗機機等等。。單晶晶和和多多晶晶制制備備方方法法的的優(yōu)優(yōu)劣劣比比較較坩堝堝噴噴涂涂坩堝堝噴噴涂涂目的的：：在在石石英英坩坩堝堝內(nèi)內(nèi)壁壁表表面面進進行行氮氮化化硅硅噴噴涂涂，，防防止止在在鑄鑄錠錠時時硅硅液液與與坩坩堝堝壁壁直直接接接接觸觸發(fā)發(fā)生生粘粘連連。。噴槍槍調(diào)調(diào)試試范范圍圍：：氮氮化化硅硅通通過過噴噴槍槍噴噴射射寬寬度度為為4-6cm。重新新噴噴涂涂坩坩堝堝時時，，將將有有問問題題的的坩坩堝堝放放在在加加熱熱器器上上，，將將坩坩堝堝的的溫溫度度加加熱熱到到40-50℃℃。稱取取氮氮化化硅硅粉粉末末，，通通過過100-200目尼尼龍龍紗紗網(wǎng)網(wǎng)過過濾濾氮氮化化硅硅粉粉。。坩堝堝噴噴涂涂檢查查坩坩堝堝→坩堝堝預(yù)預(yù)熱熱→配制制氮氮化化硅硅粉粉→→加加熱熱純純水水→攪拌拌氮氮化化硅硅液液體體→噴涂作業(yè)注意：穿好好連體防護護服，穿好好鞋套，戴戴好紗布手手套、乳膠膠手套、防防護眼鏡。。坩堝燒結(jié)前前，需檢查查坩堝涂層層的質(zhì)量，，是否有脫脫粉、裂紋紋等。檢查坩堝涂涂層→擺放放坩堝→檢檢查程序→→啟動燒結(jié)結(jié)燒結(jié)好的坩坩堝要盡快快裝料、投投爐，燒結(jié)結(jié)好的坩堝堝在爐子外外的保存時時間為≤6小時。燒結(jié)程序結(jié)結(jié)束后，待待爐內(nèi)溫度度降至100℃以下時，即即可取出。。坩堝噴涂臺臺坩堝噴槍設(shè)設(shè)備坩堝燒結(jié)爐爐多晶硅鑄錠錠過程中出出現(xiàn)的粘堝堝現(xiàn)象在坩堝內(nèi)壁壁涂Si3N4膜層。采用用這種坩堝堝可以十分分有效地降降低來自坩坩堝雜質(zhì)的的玷污。Kishore等研究了使使用Si3N4涂層后氧、、碳濃度的的變化，發(fā)發(fā)現(xiàn)多晶硅硅中的氧、、碳濃度都都降低了。。同時，使使用Si3N4涂層后熔液液和坩堝內(nèi)內(nèi)壁不粘結(jié)結(jié)，這樣既既可以降低低應(yīng)力又能能夠多次使使用坩堝，，從而降低低了成本。。8.5.4多晶硅鑄錠錠1.裝料:將清洗后的的或免洗的的Si料裝入噴有有氮化硅的的涂層的石石英坩堝內(nèi)內(nèi)，整體放放置在定向向凝固塊上上，下爐罩罩上升與上上爐罩合攏攏，抽真空空，并通入入氬氣作為為保護氣體體，爐內(nèi)壓壓力大致保保持在4～6×104Pa左右;2.加熱:利用均布于于四周的石石墨加熱器器按設(shè)定的的速率緩慢慢加熱，去去除爐內(nèi)設(shè)設(shè)施及Si料表面吸附附的濕氣等等;3.熔化:增大加熱功功率，使爐爐內(nèi)溫度達達到1540℃℃左右的Si料熔化溫度度并保持至至Si料完全熔化化;多晶硅片的的典型生產(chǎn)產(chǎn)工藝如下下:8.5.4多晶硅鑄錠錠4.長晶:Si料熔化結(jié)束束后，適當當減小加熱熱功率，工工作區(qū)溫度度降至1430℃℃左右的Si熔點溫度，，緩慢提升升隔熱籠，，使石英坩坩堝底部的的定向凝固固塊慢慢露露出加熱區(qū)區(qū)，形成垂垂直方向的的大于0℃的溫度梯度度，坩堝中中Si的溫度自底底部開始降降低并形成成固液界而而，多晶開開始在底部部形成，隨隨著隔熱籠籠的提升，，水平的固固液界而也也逐漸上升升，多晶硅硅呈柱狀向向上生長，，生長過程程中需要盡盡量保持水水平方向的的零溫度梯梯度，直至至晶體生長長完成，該該過程視裝裝料的多少少而定，約約需要20～30h;8.5.4多晶硅鑄錠錠5.退火:長晶完成后后，由于坩坩堝中Si料的上部和和下部存在在較大的溫溫差，這時時的多晶硅硅錠會存在在定的熱應(yīng)應(yīng)力，容易易在后道剖剖錠、切片片和電池制制造過程中中碎裂，因因此，長晶晶后應(yīng)保溫溫在Si熔點附近段段時間以使使整個晶錠錠的溫度逐逐漸均勻，，減少或消消除熱應(yīng)力力;6.冷卻:退火后，加加熱器停止止加熱并通通入大流量量氬氣，使使爐內(nèi)溫度度逐漸降低低，氣壓逐逐漸回升直直至達到大大氣壓及容容許的出錠錠溫度;8.5.4多晶硅鑄錠錠7.出錠:降低下爐罩罩，露出固固定其上的的坩堝，用用專用的裝裝卸料叉車車將坩堝叉叉出;8.破錠:利用剖錠機機將多晶硅硅錠上易吸吸收雜質(zhì)的的上下表而而及周邊切切除，按所所需Si片尺寸(如125×125mm規(guī)格或156×156mm規(guī)格)切割成均勻勻的方形Si柱;9.切片:用多線切割割機將方形形Si柱切割成厚厚度為220mm左右的多晶晶硅片;10.清洗、包裝裝:清洗切好的的Si片以去除切切削液及表表而的其他他殘余物，，烘干后包包裝待用，，工藝結(jié)束。裝料時，先先把粒子狀狀、粉末狀狀或片狀的的硅料輕輕輕鋪好底部部，原因是是避免刮破破氮化硅涂涂層多晶裝料所所需物料：：各種硅料料、母合金金、燒結(jié)好好的石英坩坩堝。裝料過程注注意防塵，，不接觸金金屬，輕拿拿輕放，不不碰壞噴涂涂層。環(huán)境要求：：空氣濕度度≤50%；環(huán)境溫度度20℃～28℃。裝料工藝流流程：硅料核計→→檢查坩堝堝涂層→裝裝料→裝石石墨護板→→緊固護板板8.5.4多晶硅鑄錠錠多晶硅片的的生產(chǎn)的核核心設(shè)備為為大容量多多晶硅鑄錠錠爐，由罐罐狀爐體、、加熱器、、裝載及隔隔熱籠升降降機構(gòu)、送送氣及水冷冷系統(tǒng)、控控制系統(tǒng)和和安全保護護系統(tǒng)組成成。多晶硅鑄錠錠爐的關(guān)鍵鍵設(shè)計技術(shù)術(shù)有:方便形成豎豎直溫度梯梯度的熱場場設(shè)計技術(shù)術(shù)、隔熱籠籠同步提升升技術(shù)、石石墨與銅電電極異質(zhì)材材料連接提提高加熱器器壽命技術(shù)術(shù)、防Si液泄漏等安安全性設(shè)計計技術(shù)、高高溫耐材連連接節(jié)能技技術(shù)等。8.5.4多晶硅鑄錠錠其技術(shù)發(fā)展展將朝著以以下幾方而而進行，一是提高單單爐產(chǎn)量，，進步降低低多晶硅片片生產(chǎn)成本本;二是優(yōu)化改改進工藝，，提高產(chǎn)能能、生產(chǎn)合合格率和Si錠質(zhì)量;三是創(chuàng)新溫溫區(qū)設(shè)計，，提高原料料回收及再再利用率;四是節(jié)能，，進步降低低單位生產(chǎn)產(chǎn)能耗。GT-DSS450的特點點與優(yōu)點底部裝料令令操作更加加簡單安全全標準化夾層層模塊可確確保安裝方方便快捷生產(chǎn)高效電電池片的材材料產(chǎn)能：≥≥6.2兆瓦，，156mm電電池片，15.5%效率硅錠尺寸：：84厘厘米x84厘厘米硅錠重量：：大于400千千克全自動工藝藝步驟保證硅錠質(zhì)質(zhì)量高效電源可可節(jié)省電力力資源CE認證證（歐洲電電氣標準））JZDL-450硅錠重量：：450kg坩堝尺寸（（寬×長×高）：877×877×420mm硅錠尺寸（（寬×長×高）：840×840×270mm石墨電阻加加熱，加熱熱功率：165（240）KVA最高加熱溫溫度：1600℃℃全過程自動動化控制，，循環(huán)時間間：50hr定向凝固運運動行程：：380mm下爐室運動動行程：900mm設(shè)備占地參參考（寬×長×高）：4760××4950×5100mmJZDL-450北京京運通通科技股份份有限公司司VGF632/732Si多晶硅硅鑄錠爐特點通過熱區(qū)六六面加熱實實現(xiàn)高效率率，縮短熔熔化周期；；底部裝料系系統(tǒng)方便快快捷，易于于操作和維維修；垂直梯度定定向結(jié)晶工工藝時對加加熱器的溫溫度進行精精確控制從從而保證出出色的產(chǎn)品品質(zhì)量；全自動工藝藝控制，根根據(jù)不同的的原料質(zhì)量量預(yù)先選擇擇加熱菜單單；提供為為優(yōu)化工藝藝而進行的的可選配置置的升級；；技術(shù)參數(shù)·坩鍋尺寸（（寬x長x高）720mmx720mmx420mm，選項：840x840x420（JUMBO）；·硅錠質(zhì)量>250Kg(390Kg)；·工作溫度：：最高1550ooC·功率：220KVA（330KVA），400V/3Ph/50Hz；·設(shè)備占地(寬x長x高)：4500mmx4000mmx4500mm；多晶硅鑄錠錠爐結(jié)構(gòu)多晶硅鑄錠錠國外多晶硅硅鑄錠設(shè)備備現(xiàn)狀國際上從事事多晶硅鑄鑄錠爐生產(chǎn)產(chǎn)的企業(yè)主主要有最早早進入中國國市場的美國GT-Solar公司，其設(shè)備在在中國的保保有量也最最大，目前前主要生產(chǎn)產(chǎn)450kg/爐規(guī)格的設(shè)設(shè)備;德國ALD真空技術(shù)公公司（ALDVacuumTechnologiesGmbH）生廠400kg/爐規(guī)格的設(shè)設(shè)備，開始始小批量進進入中國;英國的CrystaloxLimited公司，生產(chǎn)275kg/爐規(guī)格的設(shè)設(shè)備;多晶硅鑄錠錠國外多晶硅硅鑄錠設(shè)備備現(xiàn)狀挪威的Scanwafer公司，生產(chǎn)的鑄鑄錠爐設(shè)備備可同時生生產(chǎn)4錠（800～1000kg/爐)，相關(guān)的產(chǎn)產(chǎn)品專利非非常多，但但是一般不不對外銷售售;法國的ECM公司，其設(shè)備的的加熱器為為三溫區(qū)設(shè)設(shè)計，可較較好地提高高Si料再利用率率。多晶硅鑄錠錠爐設(shè)備多晶硅鑄錠錠爐設(shè)備組組成抽真空系統(tǒng)統(tǒng)抽真空系統(tǒng)統(tǒng)是保持硅硅錠在真空空下，進行行一系列處處理，要求求在不同的的狀態(tài)下，，保持爐內(nèi)內(nèi)真空壓力力控制在一一定范圍內(nèi)內(nèi)。這就要要求真空系系統(tǒng)既有抽抽真空設(shè)備備，同時還還有很靈敏敏的壓力檢檢測控制裝裝置。保證證硅錠在生生長過程中中，處于良良好的氣氛氛中。抽真空系統(tǒng)統(tǒng)由機械泵泵和羅茨泵泵、比例閥閥旁路抽氣氣系統(tǒng)組成成。多晶硅鑄錠錠爐設(shè)備多晶硅鑄錠錠爐設(shè)備組組成加熱系統(tǒng)加熱系統(tǒng)是是保持工藝藝要求的關(guān)關(guān)鍵，采用用發(fā)熱體加加熱，由中中央控制器器控制發(fā)熱熱體，并可可保證恒定定溫場內(nèi)溫溫度可按設(shè)設(shè)定值變化化;同時控制溫溫度在一精精度范圍內(nèi)內(nèi)。完成硅硅錠在長晶晶過程中對對溫度的精精確要求。。測溫系統(tǒng)測溫系統(tǒng)是是檢測爐內(nèi)內(nèi)硅錠在長長晶過程中中溫度的變變化，給硅硅錠長晶狀狀況實時分分析判斷系系統(tǒng)提供數(shù)數(shù)據(jù)，以便便使長晶狀狀況實時分分析判斷系系統(tǒng)隨時調(diào)調(diào)整長晶參參數(shù)，使這這一過程處處于良好狀狀態(tài)。多晶硅鑄錠錠爐設(shè)備多晶硅鑄錠錠爐設(shè)備組組成保溫層升降降系統(tǒng)保溫層升降降機構(gòu)是保保證硅錠在在長晶過程程中，保持持良好的長長晶速度，，它是通過過精密機械械升降系統(tǒng)統(tǒng)，并配備備精確的位位置、速度度控制系統(tǒng)統(tǒng)來實現(xiàn)。。壓力控制系系統(tǒng)壓力控制系系統(tǒng)主要保保證爐內(nèi)硅硅錠在生長長過程中，，在一特定定時間段內(nèi)內(nèi)，壓力根根據(jù)工藝要要求保持在在一壓力下下。它由長長晶狀況實實時分析判判斷系統(tǒng)來來控制。多晶硅鑄錠錠爐設(shè)備多晶硅鑄錠錠爐設(shè)備組組成其它輔助系系統(tǒng)(1)熔化及長晶晶結(jié)束自動動判斷系統(tǒng)統(tǒng):通過測量裝裝置檢測硅硅料狀態(tài)，，自動判斷斷硅料的狀狀態(tài)，為控控制系統(tǒng)提提供數(shù)據(jù)，，實時判斷斷控制長晶晶。(2)系統(tǒng)故障診診斷及報警警系統(tǒng):為了保證系系統(tǒng)長時間間可靠運行行，系統(tǒng)提提供了系統(tǒng)統(tǒng)故障自診診斷功能，，采用人機機對話方式式，幫助使使用者發(fā)現(xiàn)現(xiàn)故障，及及時排除故故障，為設(shè)設(shè)備安全可可靠的運行行提供了安安全保障。。定向凝固中中的一些工工藝參數(shù)溫度梯度(GL)太陽能電池池硅錠定向向凝固的前前提條件就就是在固-液界面前沿沿建立必要要的溫度梯梯度，也就就是要求GL>0，溫度梯度度的大小直直接影響晶晶體生長速速率和晶體體質(zhì)量。將凝固速率率當成熱量量在一維空空間的傳熱熱，這里有有熱傳導(dǎo)方方程:定向凝固中中的一些工工藝參數(shù)設(shè)坩堝在橫橫向是等截截面，那么么在公式(3)中:R為凝固速率率;L為生長單位位質(zhì)量晶體體所放出的的結(jié)晶潛熱熱;ρm為熔點附近近熔體密度度;λs和λL分別為晶體體和熔體的的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù);Gs和GL分別為固相相和液相的的溫度梯度度。定向凝固中中的一些工工藝參數(shù)設(shè)λs和λL為為常數(shù)，，則在凝固固速率R一定時，Gs和GL成正比。通過增大Gs來增強固相相的散熱強強度，是獲獲得大GL的重要途徑徑，同時，，這樣也會會使凝固速速率增大。在實際定向向凝固中常常用提高固固-液界面前沿沿的液相溫溫度來達到到提高GL的目的。定向凝固中中的一些工工藝參數(shù)但并非GL越大越好，，熔體溫度度過高，會會導(dǎo)致熔體體揮發(fā)、分分解以及受受到污染，，從而影響響晶體的質(zhì)質(zhì)量。而固固相的溫度度梯度Gs過大，會使使生長著的的晶體產(chǎn)生生很大的熱熱應(yīng)力，甚甚至是晶體體開裂。鑄造多晶硅硅在生長時時，生長系系統(tǒng)必須很很好地隔熱熱，以便保保持熔區(qū)溫溫度的均勻勻性，沒有有較大的溫溫度梯度出出現(xiàn);同時，保證證在晶體部部分凝固、、熔體體積積減小后，，溫度沒有有變化。定向凝固中中的一些工工藝參數(shù)凝固速率(R)影響溫度梯梯度的因素素，除了熱熱場本身的的設(shè)計外，，冷卻速率率起決定性性的作用。。通常晶體的的生長速率率越快，生生產(chǎn)效率越越高，但其其溫度梯度度也越大，，最終導(dǎo)致致熱應(yīng)力越越大，而高高的熱應(yīng)力力會導(dǎo)致高高密度的位位錯，嚴重重影響材料料的質(zhì)量。。因此既要保保持一定的的晶體生長長速率;又要保持盡盡量小的溫溫度梯度，，降低熱應(yīng)應(yīng)力并減少少晶體中的的缺陷。定向凝固中中的一些工工藝參數(shù)凝固速率(R)通常，在晶晶體生長初初期，晶體體生長速率率盡量的小小，以使溫溫度梯度盡盡量的小，，來保證晶晶體以最小小的缺陷密密度生長;然后，在可可以保持晶晶體固-液界面平直直和溫度梯梯度盡量小小的情況下下，盡量的的高速生長長以提高生生產(chǎn)效率。。鑄造多晶硅硅由于制造鑄鑄造多晶硅的原料主主要為微電電子工業(yè)剩剩下的頭尾尾料，所以以其體內(nèi)的的雜質(zhì)含量量很高。其次，鑄造造過程中產(chǎn)產(chǎn)生大量的的應(yīng)力，可可能導(dǎo)致大大量位錯產(chǎn)產(chǎn)生還有，，采用這種種工藝，坩坩堝只能用用一次，生生產(chǎn)成本增增加。鑄造多晶硅硅中雜質(zhì)的的大致含量量多晶硅中的的雜質(zhì)鑄造多晶硅硅中的雜質(zhì)質(zhì)和缺陷及及改善工藝藝鑄造多晶硅硅的原料來來自半導(dǎo)體體工業(yè)剩下下的頭尾料料，再加上上來自坩堝堝的玷污。。所以雜質(zhì)質(zhì)的含量明明顯高于單單晶硅材料料。顯著地地降低多晶晶硅材料的的電學(xué)性能能。多晶硅硅中的的雜質(zhì)質(zhì)(1)多晶硅硅中的的氧(2)多晶硅硅中的的碳(3)多晶硅硅中的的過渡渡族金金屬元元素多晶硅硅中的的雜質(zhì)質(zhì)(1)多晶硅硅中的的氧氧是多多晶硅硅中的的一種種非常常重要要的雜雜質(zhì)，，它主主要來來自于于石英坩坩堝的的玷污污。在硅硅的熔熔點溫溫度下下，硅硅和二二氧化化硅發(fā)發(fā)生如如下反反應(yīng):Si+SiO2→2SiO一部分分SiO從熔液液表面面揮發(fā)發(fā)掉，，其余余的SiO在熔液液里分分解，，反應(yīng)應(yīng)如下下:SiO→Si+O石英坩坩堝由由石墨墨材料料支承承，石石英與與石墨墨發(fā)生生反應(yīng)應(yīng)，形形成CO而進入入爐內(nèi)內(nèi)氣氛氛,CO亦會與與Si熔體作作用而而使氧氧和碳碳進入入Si。氧在硅硅熔體體中的的傳輸輸受到到許多多因素素的影影響，，如水水平對對流、、擴散散、熔熔體表表面蒸蒸發(fā)、、坩堝堝污染染和硅硅錠生生長速速度等等，但但主要要還是是依賴賴于熱熱流，，氧在在硅熔熔體中中的分分凝系系數(shù)通通常被被認為為是大大于1，在凝凝固過過程中中分凝凝機制制對于于氧在在硅中中的傳傳遞和和分布布起著著重要要作用用，凝固后后從硅硅錠底底部向向頭部部氧濃濃度逐逐漸降降低，，側(cè)部部由于于與坩坩堝接接觸，，氧含含量也也相對對較高高。多晶硅硅中的的雜質(zhì)質(zhì)(1)多晶硅硅中的的氧多晶硅硅中的的雜質(zhì)質(zhì)(1)多晶硅硅中的的氧雖然低低于溶溶解度度的間間隙氧氧并不不顯電電學(xué)活活性，，但是是當間間隙氧氧的濃濃度高高于其其溶解解度時時，就就會有有熱施施主、、新施施主和和氧沉沉淀生生成，，進一一步產(chǎn)產(chǎn)生位位錯、、層錯錯，從從而成成為少少數(shù)載載流子子的復(fù)復(fù)合中中心。。在多晶晶硅吸吸雜時時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，當當間隙隙氧的的濃度度低于于7×1017時，磷磷吸雜雜效果果十分分顯著著;相反高高于此此濃度度時，，吸雜雜效果果不明明顯甚甚至更更差。。多晶晶硅硅中中的的雜雜質(zhì)質(zhì)(2)多晶晶硅硅中中的的碳碳主主要要來來源源于于石石墨墨坩坩堝堝或或石石墨墨托托的的玷玷污污。。在在硅硅錠錠的的生生長長過過程程中中反反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生生CO,CO與硅硅熔熔體體表表面面接接觸觸并并溶溶解解。。處于于替替代代位位置置的的碳碳對對材材料料的的電電學(xué)學(xué)性性能能并并無無影影響響，，但但是是當當碳碳的的濃濃度度超超過過其其溶溶解解度度很很多多時時，，就就會會有有SiC沉淀淀生生成成，，誘誘生生缺缺陷陷，，導(dǎo)導(dǎo)致致材材料料的的電電學(xué)學(xué)性性能能變變差差。。近近年年來來的的一一些些研研究究還還表表明明，，在在多多晶晶硅硅中中還還易易產(chǎn)產(chǎn)生生尺尺寸寸較較大大的的SiC團塊塊，，往往往往與與棒棒狀狀的的Si3N4,結(jié)合合在在一一起起形形成成硬硬質(zhì)質(zhì)夾夾雜雜，，從從而而影影響響硅硅錠錠的的切切割割。。在快快速速熱熱處處理理時時，，Al-P共同同吸吸雜雜效效果果明明顯顯依依賴賴于于碳碳的的濃濃度度。。同同氧氧一一樣樣，，碳碳在在多多晶晶硅硅中中的的行行為為十十分分復(fù)復(fù)雜雜，，有有關(guān)關(guān)它它們們對對材材料料電電學(xué)學(xué)性性能能的的影影響響，，需需要要進進一一步步的的研研究究。。多晶晶硅硅中中的的雜雜質(zhì)質(zhì)(2)多晶晶硅硅中中的的碳硅中中的的碳碳元元素素來來源源也也有有兩兩個個，，一一個個是是金金屬屬硅硅中中所所帶帶來來的的。。如如果果金金屬屬硅硅吹吹氧氧不不充充分分，，可可能能會會將將一一些些碳碳元元素素帶帶入入硅硅中中，，另另外外，，在在多多晶晶硅硅和和單單晶晶硅硅爐爐中中，，由由于于通通常常采采用用石石墨墨加加熱熱件件和和碳碳氈氈保保溫溫體體，，因因此此在在高高溫溫下下會會有有碳碳蒸蒸汽汽的的揮揮發(fā)發(fā)進進入入到到硅硅中中，，也也會會增增加加硅硅中中的的碳碳含含量量。。但由由于于碳碳的的分分凝凝系系數(shù)數(shù)只只有有0.07，因因此此，，在在定定向向凝凝固固時時，，碳將將聚聚集集在在硅硅錠錠的的頂頂部部，，或或單單晶晶硅硅坩坩堝堝的的鍋鍋底底。碳也也是是IV族元元素素，，與與硅硅同同族族，，因因此此，，C在硅硅中中不不會會產(chǎn)產(chǎn)生生施施主主或或受受主主效效應(yīng)應(yīng)。。不不過過，，碳碳的的存存在在也也會會對對硅硅的的性性質(zhì)質(zhì)造造成成影影響響。。多晶晶硅硅中中的的雜雜質(zhì)質(zhì)(2)多晶晶硅硅中中的的碳通常常，，在在直直拉拉單單晶晶和和多多晶晶硅硅鑄鑄錠錠的的時時候候，，碳碳自自身身時時很很難難形形成成沉沉淀淀的的，，也也很很難難與與氧氧生生成成氧氧沉沉淀淀或或碳碳氧氧復(fù)復(fù)合合體體。。但是是，，如如果果在在從從高高溫溫到到低低溫溫又又向向高高溫溫進進行行退退火火處處理理的的時時候候，，則則硅硅中中的的碳碳濃濃度度和和氧氧濃濃度度同同時時發(fā)發(fā)生生變變化化，，因因此此，，推推測測在在退退火火過過程程中中，，碳碳氧氧將將發(fā)發(fā)生生復(fù)復(fù)合合，，或或促促進進氧氧沉沉淀淀的的生生成成，，因因為為碳碳原原子子往往往往能能夠夠成成為為氧氧沉沉淀淀的的核核心心，，形形成成原原生生氧氧沉沉淀淀。。但但這這種種沉沉淀淀是是不不穩(wěn)穩(wěn)定定的的，，在在高高溫溫下下，，又又會會溶溶解解，，導(dǎo)導(dǎo)碳碳氧氧濃濃度度又又上上升升。。多晶晶硅硅中中的的雜雜質(zhì)質(zhì)(2)多晶晶硅硅中中的的碳雖然然有有理理論論認認為為碳碳原原子子因因原原子子半半徑徑小小，，容容易易造造成成晶晶格格畸畸變變，，造造成成氧氧原原子子在在附附近近偏偏聚聚而而形形成成氧氧沉沉淀淀的的異異質(zhì)質(zhì)核核心心，，從從而而對對材材料料產(chǎn)產(chǎn)生生正正面面的的影影響響。。但如如果果碳碳過過多多的的話話，，將將會會與與硅硅反反應(yīng)應(yīng)，，產(chǎn)產(chǎn)生生一一定定數(shù)數(shù)量量的的碳碳化化硅硅，，碳碳化化硅硅沉沉淀淀導(dǎo)導(dǎo)致致晶晶格格位位錯錯，，形形成成深深能能級級載載流流子子復(fù)復(fù)合合中中心心，，從從而而影影響響少少子子壽壽命命。。這這個個負負面面影影響響可可能能要要比比碳碳原原子子單單質(zhì)質(zhì)的的正正面面影影響響要要大大得得多多。。多晶硅硅中的的雜質(zhì)質(zhì)(4)多晶硅硅中的的氮硅中的的氮元元素的的存在在，好好像是是好處處多于于壞處處。氮氮能夠夠增加加硅材材料的的機械械強度度，抑抑制微微缺陷陷，促促進氧氧沉淀淀。浙浙江大大學(xué)國國家硅硅材料料重點點實驗驗室的的闕端端麟先先生首首創(chuàng)氮氮氣氛氛下拉拉單晶晶，就就是利利用氮氮的這這些優(yōu)優(yōu)點的的。但是，，在物物理法法多晶晶硅的的生產(chǎn)產(chǎn)過程程中，，由于于不少少是采采用氮氮氣保保護，，而且且坩堝堝涂層層里面面的氮氮化硅硅在高高溫下下也會會部分分與硅硅反應(yīng)應(yīng)，或或者氮氮化硅硅顆粒粒直接接進入入硅液液中，，將導(dǎo)導(dǎo)致細細晶的的產(chǎn)生生，增增加晶晶界數(shù)數(shù)量，，最終終影響響太陽陽能電電池的的性能能。多晶硅硅中的的雜質(zhì)質(zhì)(4)多晶硅硅中的的氮在多晶晶硅的的結(jié)晶晶過程程中，，氮還還可以以與氧氧作用用，形形成氮氮氧復(fù)復(fù)合體體，影影響材材料的的電學(xué)學(xué)性能能。但但由于于氮氧氧復(fù)合合體是是淺能能級，，而且且氮的的固溶溶度很很低，，因此此，對對材料料的影影響不不是很很大。。根據(jù)實實際經(jīng)經(jīng)驗，，總體體說來來，如如果C、O、N等元素素的雜雜質(zhì)濃濃度能能夠小小于10-20ppm，那么么，對對作為為太陽陽能用用途的的硅材材料來來說，，就沒沒有什什么副副作用用了。。把這些些元素素消除除到20ppm以下，，并不不是很很困難難的事事情。。主要要還是是由于于這些些元素素的性性質(zhì)比比較活活躍，，容易易形成成化合合物，，之后后被從從硅材材料中中帶出出的緣緣故。。多晶硅硅中的的過渡渡族金金屬元元素在硅錠錠中存存在的的過渡渡族金金屬主主要有有Fe,Co,Ni,Cu,Au,Zn,Pt等，其其中大大部分分(如Fe,Ni,Cu等)主要占占據(jù)的的是間間隙位位置，，而Au,Zn,Pt在硅中中則主主要是是以替替代位位存在在的。。這些金金屬元元素的的半徑徑一般般都比比硅的的大，，易引引起較較大的的晶格格畸變變，而而且它它們在在硅中中一般般都有有著非非常大大的擴擴散系系數(shù)，，除了了從原原材料料中帶帶入，，在之之后的的電池池制作作工藝藝中也也不可可避免免地會會引入入。多晶硅硅中的的過渡渡族金金屬元元素在硅材材料中中過渡渡族金金屬的的擴散散系數(shù)數(shù)大小多晶硅硅中的的過渡渡族金金屬元元素這些雜雜質(zhì)中中，銅銅和鎳鎳的擴擴散系系數(shù)較較大，，即使使淬火火，它它們也也會形形成沉沉淀而而不溶溶解在在硅晶晶格中中。鐵和鉻鉻的擴擴散系系數(shù)相相對較較小，，但是是在慢慢速冷冷卻熱熱處理理時，，依然然有大大部分分形成成沉淀淀。這些元元素在在硅的的禁帶帶中形形成深深能級級，從從而成成為復(fù)復(fù)合中中心，，降低低少數(shù)數(shù)載流流子的的壽命命。多晶硅硅中的的過渡渡族金金屬元元素鐵是多多晶硅硅中最最為重重要的的一種種過渡渡族金金屬，，它在在硅中中主要要是以以自間間隙鐵鐵(Fe)、鐵的的復(fù)合合體或或鐵沉沉淀(FeSi2)的形式式存在在。而而這些些自間間隙鐵鐵、鐵鐵的復(fù)復(fù)合體體或鐵鐵沉淀淀在硅硅的禁禁帶中中引入入深能能級中中心，，從而而顯著著降低低材料料少數(shù)數(shù)載流流子的的壽命命，在在P型硅中中，低低濃度度的鐵鐵通常常與硼硼結(jié)合合成鐵鐵-硼對，，而高高濃度度的鐵鐵則主主要形形成鐵鐵沉淀淀，它它們都都是深深能級級復(fù)合合中心心。鐵在硅硅中的的分凝凝系數(shù)數(shù)比較較小，，大約約為((5~7)*10-6。但由硅硅錠得得到的的鐵分分布卻卻是底底部和和頂部部濃度度較高高，中中間部部分濃濃度較較低，，且分分布較較為均均勻，這與與由單單一分分凝機機制決決定的的間隙隙鐵濃濃度分分布有有出入入，目目前普普遍認認為這這是坩坩堝底底部內(nèi)內(nèi)壁污污染條條件下下固相相擴散散的結(jié)結(jié)果，，相關(guān)關(guān)的數(shù)數(shù)值模模擬也也證實實了這這一點點。銅在硅硅中則則易形形成穩(wěn)穩(wěn)定的的富金金屬化化合物物Cu3Si，其晶晶格常常數(shù)遠遠大于于硅，，從而而引起起晶格格失配配，產(chǎn)產(chǎn)生局局部應(yīng)應(yīng)力，，嚴重重影響響硅材材料和和器件件的質(zhì)質(zhì)量。。而且且銅沉沉淀的的性質(zhì)質(zhì)取決決于冷冷卻速速率和和缺陷陷密度度，快快冷下下形成成高刻刻度的的小尺尺寸銅銅沉淀淀，而而慢冷冷條件件下則則形成成低密密度的的大尺尺寸銅銅沉淀淀，后后者的的復(fù)合合強度度遠大大于前前者。。銅沉沉淀很很容易易綴飾飾在晶晶界或或位錯錯等缺缺陷上上，而而且相相關(guān)研研究還還發(fā)現(xiàn)現(xiàn)沉淀淀對晶晶界有有選擇擇性。。多晶硅硅中的的過渡渡族金金屬元元素多晶硅硅中的的缺陷陷多晶硅硅中的的缺陷陷多晶硅硅中存存在高高密度度的、、種類類繁多多的缺缺陷，，如晶晶界、、位錯錯、小小角晶晶界、、孿晶晶、亞亞晶界界、空空位、、自間間隙原原子以以及各各種微微缺陷陷等。。鑄造多多晶硅硅中缺缺陷的的典型型形貌貌(化化學(xué)腐腐蝕后后)，，存存在晶晶界CB、、位錯錯D、、孿晶晶T、、位錯錯線DL、、位錯錯結(jié)DT等等缺陷陷多晶硅硅中的的缺陷陷(1)晶界一種意意見是是，潔潔凈的的晶界界對少少數(shù)載載流子子的壽壽命并并無影影響或或只有有很微微小的的影響響，只只是由由于雜雜質(zhì)的的沾污污、沉沉淀的的形成成才顯顯著地地降低低少數(shù)數(shù)載流流子的的壽命命。與此相相反，，有人人認為為晶界界存在在著一一系列列界面面狀態(tài)態(tài)，有有界面面勢壘壘，存存在懸懸掛鍵鍵，故故晶界界本身身就有有電學(xué)學(xué)活性性，而而當雜雜質(zhì)偏偏聚或或沉淀淀于此此時，，它的的電學(xué)學(xué)活性性會進進一步步增強強，而而成為為少數(shù)數(shù)載流流子的的復(fù)合合中心心。但共同同的看看法都都是雜雜質(zhì)都都很容容易在在晶界界處偏偏聚或或沉淀淀。同時，，研究究表明明，如如果晶晶界垂垂直于于晶體體表面面，那那么，，它對對太陽陽電池池效率率的影影響很很小。。多晶硅硅中的的缺陷陷(2)位錯在多晶晶硅鑄鑄造過過程中中，由由于熱熱應(yīng)力力的作作用會會導(dǎo)致致位錯錯的產(chǎn)產(chǎn)生。。另外，，各種種沉淀淀的生生成，，由于于晶格格尺寸寸的不不匹配配也會會導(dǎo)致致位錯錯的產(chǎn)產(chǎn)生。。位錯本本身就就具有有懸掛掛鍵，，存在在電學(xué)學(xué)活性性，降降低少少數(shù)載載流子子的壽壽命;而且金屬在在此極易偏偏聚，對少少數(shù)載流子子的降低就就更加厲害害。半導(dǎo)體級高高純硅的制制備在浸入式電電極電弧爐爐中，用碳碳還原石英英制取冶金級（MG）的硅。碳的來源源有煤、焦焦碳或木片片。反應(yīng)為為SiO2(s)十2C(s)＝Si(s)十2CO(g)冶金級硅的的純度接近近98～99%，主要的雜雜質(zhì)有Al和Fe。B和P很難從硅中中除去。冶金級硅的的最初提純純是氫它轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成一種種中間化合合物如四氯氯化硅（SiCl4），尤其是是三氯氫硅硅（SiHCl3）來完成的的。半導(dǎo)體級高高純硅的制制備一般用冶金金級的硅粉粉與無水氯氯化氫通過過流態(tài)化床床反應(yīng)來制制成三氯氫氫硅，即Si十3HCl==SiHCl3+H2這種硅的化化合物經(jīng)過過分餾得到到進一步的的提純。然后，用提提純過的三三氯氫硅在在氫氣氛中中進行還原原反應(yīng)，于于是在一根根熱的細硅硅棒上（T≧1100℃）發(fā)生化學(xué)學(xué)氣相沉積積，最后形形成半導(dǎo)體體級高純多多晶硅。這這一反應(yīng)是是流態(tài)化床床的逆過程程。半導(dǎo)體級高高純硅的制制備因為用這種種方法制取取的多晶硅硅純度極高高，不能用用標準分析析技術(shù)進行行鑒定。首首先必須把把多晶硅轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成單晶晶，一般采采用懸浮區(qū)區(qū)熔法。然后根據(jù)電電阻率和霍霍爾測量來來推出雜質(zhì)質(zhì)的含量。。通常，電活活性雜質(zhì)的的濃度一般般為1ppb（＞200歐姆）以下下。對一般般晶錠的各各種應(yīng)用而而言，這個個純度已能能滿足需要要了。但對對一些特殊殊應(yīng)用，如如某些類型型的紅外輻輻射探測器器，它要求求約20000歐姆-厘米的電阻阻率（雜質(zhì)質(zhì)濃度在0.02ppb以下），這這么高的電電阻率只能能在高真空空條件下用用懸浮區(qū)熔熔法才能達達到。HowtomanufacturesolarmoduleHowtomanufacturesolarmoduleMulti-crystalline

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