太阳能电池的硅晶体生长

第1章 硅原料 1

1.1 概论 1

1.1.1 主要技术路线 1

1.1.2 杂质 2

1.2 冶金级硅 2

1.3 西门子法 3

1.4 冶金法 4

1.4.1 氧化去除硼 4

1.4.1.1 铸桶提纯熔渣 7

1.4.1.2 熔渣特性 9

1.4.2 与水蒸气反应去除硼 9

1.4.3 真空处理去除磷 9

1.4.4 凝固提纯 11

1.4.5 溶剂提纯 13

1.4.6 浸出去除杂质 15

1.4.7 电解/电化学纯化 15

1.4.8 沉淀去除夹杂 16

1.4.9 过滤去除夹杂 17

参考文献 17

第2章 切克劳斯基法 19

2.1 概论 19

2.2 热场设计 20

2.2.1 功率和生长速率 21

2.2.2 界面形状和热应力 22

2.2.3 氩气消耗和石墨降解 23

2.2.4 产额提升 24

2.3 连续加料 25

2.3.1 数次加料 25

2.3.2 镀膜坩埚 26

2.3.3 大尺寸和连续生长 27

2.4 改善晶体质量 27

2.5 小结 28

参考文献 29

第3章 区熔法 30

3.1 概论 30

3.2 原料棒 35

3.2.1 西门子法和硅烷法 35

3.2.2 切克劳斯基法 35

3.2.3 颗粒状原料 35

3.3 区熔法的掺杂 35

3.4 技术限制 36

3.5 二次区熔法 36

3.6 区熔法的潜力 37

3.7 小结 38

参考文献 38

第4章 定向凝固法 39

4.1 概论 39

4.2 控制结晶过程 39

4.3 晶体中的杂质 42

4.4 凝固的三维效应 46

4.5 小结 48

参考文献 48

第5章 枝晶铸造法 50

5.1 概论 50

5.2 小平面枝晶 51

5.3 平行孪晶 52

5.4 枝晶生长理论模型 55

参考文献 58

第6章 亚晶界 60

6.1 概论 60

6.2 亚晶界的结构分析 61

6.3 亚晶界的电学特性 63

6.4 亚晶界的产生机理 65

6.5 小结 67

参考文献 68

第7章 带硅生长 69

7.1 概论 69

7.2 带硅技术的各种类型 70

7.2.1 第1类带硅 71

7.2.1.1 边缘限制薄膜生长 71

7.2.1.2 线带 72

7.2.2 第Ⅱ类带硅 73

7.2.2.1 衬底带硅生长 74

7.2.3 技术比较 75

7.3 材料特性和太阳能电池工艺 75

7.3.1 耐火材料 76

7.3.2 带硅材料特性 76

7.3.2.1 边缘限制薄膜生长和线带 77

7.3.2.2 衬底带硅生长 78

7.3.3 带硅太阳能电池 78

7.3.3.1 带硅的氢化 79

7.3.3.2 太阳能电池工艺 80

7.4 小结 81

参考文献 82

第8章 球形硅 86

8.1 概论 86

8.2 过冷熔体的晶体生长 88

8.3 枝晶的分裂 89

8.4 一步滴管法 92

8.5 小结 95

参考文献 95

第9章 液相外延法 97

9.1 概论 97

9.2 生长动力学 98

9.3 溶剂和衬底的优化 100

9.3.1 溶剂的选择 100

9.3.2 衬底表面的自生氧化物 101

9.4 实验结果 102

9.4.1 外延层厚度和生长速率 102

9.4.2 外延层的掺杂和电学特性 103

9.5 多晶硅衬底上的生长 105

9.5.1 太阳能电池特性 107

9.6 低温液相外延法 107

9.7 异质衬底液相外延法 108

9.8 外延横向过度生长 110

9.9 高生产速率液相外延法 111

9.10 小结 112

参考文献 112

第10章 气相外延法 116

10.1 概论 116

10.2 理论分析 117

10.2.1 流体力学 118

10.2.2 生长动力学 118

10.2.2.1 气体中气流和衬底上气流 119

10.2.2.2 生长速率 119

10.2.2.3 边界层模型 120

10.3 实验方法 121

10.3.1 SiH2Cl2/H2系统 121

10.3.2 外延层的掺杂 122

10.3.2.1 掺杂水平 122

10.3.2.2 掺杂分布 123

10.4 外延生长设备 124

10.5 小结 126

参考文献 126

第11章 闪光灯退火 128

11.1 概论 128

11.2 实验设备 128

11.3 热扩散长度 129

11.4 相变 130

11.5 辐照度控制 131

11.6 制备太阳能电池 132

11.7 多晶硅薄膜的微结构 133

11.8 小结 137

参考文献 137

第12章 铝诱导层交换 139

12.1 概论 139

12.2 总体技术 140

12.3 动力学分析 143

12.4 结构特性和电学特性 145

12.5 渗透膜的影响 148

12.6 理论模型 149

12.7 光伏应用 153

12.8 小结 154

参考文献 155

第13章 热化学数据库和动力学数据库 159

13.1 概论 159

13.2 热化学数据库 160

13.2.1 热力学描述 160

13.2.1.1 元素和化学计量化合物 160

13.2.1.2 溶液 161

13.2.1.3 溶解度 162

13.2.1.4 平衡分配系数 162

13.2.1.5 退缩性溶解度 162

13.2.2 典型实例 163

13.3 动力学数据库 166

13.3.1 杂质扩散率 166

13.3.2 典型实例 167

13.4 应用热化学数据库和动力学数据库 169

13.4.1 溶解度和分配系数 169

13.4.2 表面张力 170

13.4.3 多晶硅中杂质的晶界偏析 172

13.4.4 确定洁净区宽度 174

13.5 小结 174

参考文献 175

英汉索引 180

汉英索引 229