【摘要】：鑄造多晶硅目前已經成功取代直拉單晶硅而成為最主要的太陽能電池材料。鑄造多晶硅材料中高密度的雜質和結晶學缺陷(如晶界,位錯,微缺陷等)是影響其太陽能電池轉換效率的重要因素。深入地研究材料中缺陷和雜質以及它們對于材料電學性能的影響,有利于生產出高成品率的鑄造多晶硅錠,降低鑄造多晶硅太陽能電池的制造成本,同時也是制備高效率鑄造多晶硅太陽能電池的前提。 本文利用傅立葉紅外分光光譜儀(FTIR),微波光電導衰減儀(μ-PCD),紅外掃描儀(SIRM),以及光學顯微鏡(Optical Microscopy)等測試手段,對鑄造多晶硅中的原生雜質及缺陷以及少子壽命的分布特征進行了系統的研究。主要包括以下三個方面:間隙氧在鑄造多晶硅錠中的分布規律;鑄造多晶硅中雜質濃度的分布與材料少子壽命的關系;鑄造多晶硅中缺陷的研究及其對少子壽命的影響。本文所得到的主要結論如下: 鑄造多晶硅中氧濃度大小及其分布規律對硅錠的質量具有重要的影響。研究發現鑄造多晶硅生長過程中,氧沿鑄造多晶硅錠生長方向的分布主要取決于生長過程中氧的分凝和氧的揮發。一個包括了氧的分凝和揮發的新模型被用來模擬氧在硅錠中的分布曲線。結果顯示模擬曲線能夠很好地擬合氧在硅中實際分布曲線。進一步研究表明氧濃度及其的分布曲線受模型中指數X的影響,隨著X的增大,硅錠中總的氧濃度將降低且氧的分布曲線變得更加陡峭,這有利于降低硅錠底部低少子壽命區域的高度,提高硅錠的利用率。 采用μ-PCD測得了沿硅錠生長方向(從底部至頂部)的少子壽命分布圖。結果顯示距離硅錠底部4～5cm,以及頂部2cm的范圍內存在一個少子壽命值過低的區域,而硅錠中間區域少子壽命值較高且分布均勻。通過FITR測得硅錠中的氧濃度隨硅錠高度的增加而逐漸降低,而碳的分布情形則剛好相反,隨硅錠高度增大而增大。間隙鐵的分布呈現硅錠中間部分濃度低,而兩端濃度顯著增加的特征,研究表明鐵在底部以及頂部濃度的增加分別與坩堝向硅錠底部進行固相擴散和分凝有關。硅錠底部及頂部區域內高濃度的鐵、氧等雜質為影響少子壽命值的關鍵因素。 此外,本文還利用擇優腐蝕結合光學顯微鏡以及紅外掃描儀(SIRM)研究了硅中的缺陷形態及密度分布。我們發現硅錠頂部由于生長過程中的快速冷卻