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物理法提纯冶金级硅及其机理研究

作　者: 王江涛
导　师: 谢二庆
学　校: 兰州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 微波等离子体提纯硅多孔扩散杂质吸杂
分类号: TN304.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

太阳能级硅工业化生产普遍采用的方法是西门子法,但是不管是原始的西门子法还是改良后的西门子法,都因为其能耗大、环境不友好、技术垄断等各方面的问题使得西门子工艺的发展面临巨大的挑战。因此,寻找工艺简单、能耗较低、环境友好的新方法显得尤为重要。在西门子等国际主流的化学法提纯之外,研究人员开始把目光投入到了新型的物理法提纯领域,经过半个多世纪的发展,物理法提纯冶金级硅得到了长足的发展,出现了一系列的新技术、新工艺。但值得注意的是,目前已有的物理提纯方法,对冶金级硅当中的金属杂质有明显的去除效果,而对非金属杂质B、P等的去除一直达不到太阳能电池所需的条件,我们都知道B、P等非金属杂质对太阳能电池性能的影响很大,无法忽视,因此在既满足能耗低、环境友好等基本要求,又要对硅中的金属和非金属杂质的去除都达到太阳能级硅要求的双重需求下,新的物理提纯方法值得我们去进一步研究。鉴于这种情况,我们提出了一种新的等离子体提纯方法——微波等离子提纯法。和其他的等离子提纯法相比,采用微波作为激励源有以下几方面的优点：1、微波激励属于无极放电,激励源可以与反应器分开放置；2、微波等离子体能量转换效率高,产生的等离子体分布均匀稳定,可以在更宽的气压范围内起辉：3、微波等离子提纯法在实验温度相对较低的情况下,就可以去除掉绝大部分的杂质,特别是对于非金属杂质P,其去除率可以达到将近100%,这在物理提纯领域尚属首次。我们进一步研究了微波等离子体提纯冶金级硅的提纯机理,从杂质向表面扩散以及杂质在表面的相变两方面进行了研究,其中杂质向表面的扩散方面,我们主要从微波热效应增强扩散以及微波电场的作用两方面讨论；杂质在表面的相变方面,主要从等离子体的刻蚀作用及杂质在硅表面的热蒸发两个方面进行了研究。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 能源问题与环境问题  8-10
  1.2 硅太阳能电池概述  10-13
    1.2.1 太阳能电池分类  10
    1.2.2 硅太阳能电池的发展  10-11
    1.2.3 硅太阳能电池的原理  11-13
  1.3 太阳能级硅  13-15
  参考文献  15-18
第二章太阳能级硅提纯技术简介  18-31
  2.1 化学法提纯冶金级硅  18-21
    2.1.1 化学法的基本概念  18
    2.1.2 化学法经典工艺介绍  18-21
  2.2 物理法提纯冶金级硅  21-26
    2.2.1 物理法的基本概念  21
    2.2.2 常用的物理方法简介  21-26
  2.3 本文立意  26-28
  参考文献  28-31
第三章多孔硅吸杂提纯冶金级硅  31-38
  3.1 序言  31
  3.2 实验过程  31-32
  3.3 实验结果与讨论  32-35
  3.4 本章小结  35-36
  参考文献  36-38
第四章微波等离子体提纯冶金级硅  38-48
  4.1 序言  38
  4.2 实验方法  38-39
  4.3 实验结果与讨论  39-43
  4.4 本章小结  43-45
  参考文献  45-48
第五章总结与展望  48-50
  5.1 本论文的主要结论  48-49
  5.2 下一步工作展望  49-50
硕士在读期间的研究成果  50-52
致谢  52

物理法提纯冶金级硅及其机理研究

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