太陽電池用高品質シリコン多結晶インゴットの成長技術の開発

太阳能电池用高品质多晶硅锭生长技术开发

基本信息

批准号：
14F04356
负责人：
宇佐美徳隆
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、太陽電池用高品質多結晶インゴットの成長法として、ルツボ底部に粒状シリコンを一層のみ敷き詰めた後、その上からさらに窒化珪素離型剤をコーティングし、その後は一般的なキャスト法と同様に原料をすべて溶かしインゴットを成長する方法を提案している。この方法で目指す多結晶は、直径数mm程度の均質な微細粒と、高いランダム粒界密度を有する。ランダム粒界により結晶中の歪みが緩和されることで転位発生が抑制される。一般的な製造法と比較して、本研究提案の手法では、種結晶を使用しないため、種結晶を溶融させないための精密な温度制御は不要である。また、種結晶を介した不純物拡散の増加がないため歩留りの低下が抑えられると考えられる。さらに、核生成制御にシリコンを使用するため、インゴットへの不純物混入を避けることができる。本年度は、底に敷き詰めるシリコンの形状を直径1～数mm程度の粒状、不定形のチャンクを用いて成長を行い、その効果について検討した。その結果、いずれの結晶でも、従来技術で成長した結晶よりも転位密度が低下することが分かった。転位密度のインゴット下部から上部に向かう増加率は、チャンクを用いた場合の方が粒状シリコンと比較して大きいことがわかった。粒状シリコンおよびチャンクを用いて成長した結晶では、インゴット端部の不純物汚染領域の幅が、従来法と比較して低下した。この結果は、核生成制御にシリコンを使用することにより、インゴットへの不純物混入を避けることができるという予測を実証するものである。

在这项研究中，我们提出了一种用于太阳能电池的高质量多晶姜汁的方法，从而将一层颗粒状硅放在坩埚的底部，然后将氮化硅释放剂涂在层的顶部，然后以一般的铸造方法与所有原始材料一起生长，将其溶解。用于此方法的多晶的多晶具有均匀的细晶粒，直径约为几毫米，并且较高的随机晶界密度。随机晶界抑制了脱位的产生，因为晶体中的应变被缓解。与一般制造方法相比，本研究中提出的方法不使用种子晶体，因此不需要精确的温度控制才能防止种子晶体融化。此外，人们认为杂质扩散通过种子晶体没有增加，因此可以抑制产量的降低。此外，硅被用于成核控制，因此可以在铸锭中避免杂质。今年，硅的形状使用颗粒状和不规则的块，直径约为1至几毫米，并检查了这种作用。结果，发现所有晶体的位错密度都低于传统技术生长的脱位密度。发现与颗粒状硅相比，当使用块时，从底部到顶部的位错密度的增加速率更大。在使用颗粒状硅和块生长的晶体中，与常规方法相比，在铸锭末端的杂质污染区域的宽度减少了。该结果表明，可以通过使用硅进行成核对照来避免杂质掺入铸入式铸锭的预测。