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，作为一种生长高质量太阳能电池多晶硅锭的方法，我们首先在坩埚底部铺上单层粒状硅，然后涂上氮化硅脱模剂，然后使用通用的同样，他提出了一种通过熔化所有原材料来生长铸锭的方法。该方法旨在获得具有直径为数毫米的均匀细晶粒和高随机晶界密度的多晶。由于随机晶界，通过松弛晶体中的应变来抑制位错的产生。与一般的制造方法相比，本研究提出的方法不使用晶种，因此不需要精确的温度控制来防止晶种熔化。此外，认为由于不存在经由晶种的杂质扩散的增加，所以能够抑制成品率的降低。此外，由于使用硅来控制成核，因此可以避免晶锭被杂质污染。今年，我们使用直径为1毫米到几毫米的粒状和非晶硅块来生长铺在底部的硅，并检查其效果。结果发现，两种晶体的位错密度均低于使用传统技术生长的晶体。研究发现，与粒状硅相比，使用块状硅时，位错密度从锭底部到顶部的增加率更大。对于使用粒状硅和硅块生长的晶体，与传统方法相比，晶锭边缘处的杂质污染区域的宽度减小了。这一结果证实了这样的预测：通过使用硅来控制成核，可以避免铸锭的污染。