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单晶硅片是用于太阳能电池的优良半导体材料,太阳能电池的转化效率与硅片中的杂质有很大关系,从多晶硅原料到单晶硅锭再到单晶硅片,最后再从单晶硅片经过一系列加工最终被制成太阳能电池,其杂质的含量也发生了一系列变化。本文首先在了解单晶硅生产工艺和原理的基础上,分别确定单晶硅中氧、碳杂质在轴向和径向的分布规律,进一步分析其分布规律产生的原因及各项影响因素,接下来通过试验的方法达到改善氧、碳分布均匀性及控制其含量的目的。从两个方面进行实验:一个是改变生产设备的设计,如单晶炉内的氩气走向、热场尺寸及所用器件的材料等几个条件;另一个是工艺参数的改变,如氩气流量、投料量、晶体旋转速度和坩埚旋转速度。实验结果表明:（1）单晶炉氩气走向设计采用上走气能有效的带走挥发的SiO、CO等杂质,使氧含量减小2×1017atoms/cm3,碳含量减少0.3×1017atoms/cm3;（2）小尺寸热系统的温度分布有助于晶体的生长,氧含量平均降低到9×1017atoms/cm3,碳含量并没有明显变化;（3）坩埚器件应采用高质量高纯度材料,以减少单晶中杂质的融入,但在实际生产过程中还需考虑综合成本;（4）采用40L/min的氩气流量,,其碳含量均明显低于流量为35L/min,氧含量反而略有上升;（5）投料量为75kg或60kg,碳氧含量的变化并不明显;（6）晶体旋转速度相同提高坩埚旋转速度时（坩埚旋转速度由5rpm上升至7.5rpm）,头部氧含量有略微下降,尾部碳含量有所上升,并且数值很不稳定出现严重不合格产品;而当晶体旋转速度和坩埚旋转速度均提高,即由10/5rpm调整至12/5rpm时,碳氧含量均无明显变化。然后根据上述实验数据,结合实际生产条件对热系统进行改造,减小加热器尺寸,增大了熔体的纵向温度梯度,熔体热对流程度减小;将Ar流向下走气改为上走气,减小了挥发物的融入,在改进型热系统中生长的单晶硅,头部氧含量控制在10×1017atoms/cm3以下,尾部碳含量控制在1.5×1017atoms/cm3以下,而且还减少了热系统的能耗,起到了节能降耗的效果。最终能够达到降低碳含量,控制氧含量的目的,氧、碳分布的径向均匀性有所改善,为硅片的太阳能转化效率作出贡献。