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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。