合金法提純多晶硅的研究.pdf

1、基于能源危機(jī)和環(huán)境因素的考慮，迫使人們尋求可再生的能源，以滿足人們現(xiàn)在源源不斷的需求，其中光伏發(fā)電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線，光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)滿足環(huán)境和地域的限制，因此目前光伏行業(yè)正在迅猛發(fā)展，全球98％以上的太陽能電池是利用硅材料制備的，但是依賴微電子行業(yè)提供的太陽能級(jí)硅材料已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，因此需要開發(fā)出許多方式來提純多晶硅。冶金法作為提純多晶硅的一種方式，由于具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)周期短、工藝相對簡單、污染小、規(guī)模大小可控等特點(diǎn)，因此成為

2、關(guān)注的焦點(diǎn)。冶金法的方式有很多種，例如定向凝固、等離子精煉、電子束熔煉等。由于金屬雜質(zhì)在硅中的分凝系數(shù)較小，采用定向凝固可以有效的去除金屬雜質(zhì);非金屬雜質(zhì)P的飽和蒸汽壓較高，可以采用電子束熔煉的方式將其去除;等離子精煉可以將雜質(zhì)B去除達(dá)到太陽能級(jí)硅材料的要求，可是設(shè)備復(fù)雜，能耗高，因此需要尋求另類的去除雜質(zhì)B的方法。
　　合金法作為一種提純多晶硅的方法，主要利用雜質(zhì)元素在低溫下逆向固溶的特性與合金元素和雜質(zhì)間的相互作用的關(guān)系，本文

3、采用了Si-Al-Sn三元合金的方法提純多晶硅，文中為了確定雜質(zhì)B和Sn的相互作用力，首先測定了雜質(zhì)B和Sn的相互作用系數(shù)，熱力學(xué)計(jì)算獲得其值約為2506±143(1173 K)，雜質(zhì)B和Sn的相互作用系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Al和B的相互作用系數(shù)，說明Sn和B之間的排斥力大于Al和B之間的排斥力;然后通過金相和電子探針的方式討論了采用Si-Sn-Al合金提純多晶硅過程中多晶硅的提純效率與Si-Sn-Al合金配比的關(guān)系，即隨著Sn含量的增加，Al含

4、量的減少，多晶硅的提純效率提高;最后通過熱力學(xué)的方式討論了雜質(zhì)B的去除效果與Si-Sn-Al合金配比的關(guān)系，即隨著Sn含量的增加，Al含量的減少，雜質(zhì)B的去除效果一定程度上降低。
　　由于雜質(zhì)B和合金元素Sn的相互作用關(guān)系，本文又采用Si-Sn合金造渣的方式提純多晶硅。雜質(zhì)B和合金元素Sn的相互排斥力較強(qiáng)，導(dǎo)致雜質(zhì)B在合金相中的活度增大，易于與SiO2反應(yīng)生成硼氧化物進(jìn)入渣相中，一定程度上增強(qiáng)了造渣反應(yīng)過程。本文通過以下一系列對比