热场改造对多晶硅性能的影响

多晶硅太阳电池因其较高的光电转换效率及较低的成本等优势占据了光伏行业的主要份额。铸造多晶硅是多晶硅太阳电池制作过程中的一个重要环节。影响多晶硅质量的因素主要有杂质、晶界和位错，铸锭炉热场对晶界和位错的生成有很大的影响。因此如何控制晶体的定向生长，生长出晶粒尺寸大小均匀、位错密度小的高质量晶锭是一项重要的技术。由于多晶硅铸锭炉加热器对坩埚侧壁的热辐射不均衡，造成多晶硅生长过程中横向温度梯度较大，固液界面不是理想的水平状态，而呈现凸型。热辐射的不均衡容易使坩埚边缘的籽晶熔化，导致晶锭籽晶保有面积偏小，直接地影响铸锭质量。因此本论文具体研究铸锭炉热场分布并做出调整，增强坩埚底部散热能力，在坩埚侧部增加隔热装置，减小热场的横向温度梯度，确保热流沿垂直方向传导。对热场改造前后铸造的多晶硅锭进行少子寿命数据采集，并进一步分析得出以下结论：1.热场改造后，降低了底部热场的横向温度梯度，有效提高了底部籽晶保有面积，籽晶剩余高度从中心到边缘呈现的明显阶梯性变化降低，为晶体下一步的垂直定向生长提供了良好的基础，有利于生长高质量的晶硅。2.热场改造后，提升了铸锭炉的单向冷却效果，保证了热流沿垂直方向传导，使晶体实现垂直生长，长晶固液界面也由热场改造前的凸型改善为较为理想的水平状态。由于热场的稳定性增强，有效地提高了晶锭边缘的少子寿命，整个晶锭的平均少子寿命由热场改造前的5.92μs提高到7.08μs，提高了1.16μs。电池的平均效率由17.49%，提升到17.71%，提升了0.22%。3.通过分析热场改造前后多晶硅晶锭底部的长晶固液界面对晶体生长效果的影响，发现固液界面波动越大，晶体生长越容易紊乱。因此长晶过程中固液界面的平稳性，不仅有利于晶体稳定有序的生长，而且有可能铸造出晶粒尺寸均匀且高少子寿命多晶硅锭。