热处理对铸造多晶硅的晶界特征分布的影响
0引言
以光伏材料为基础所制得的太阳电池直接将太阳能转化为电能，这被公认为解决能源和环境问题最有效的途径之一。硅是一种良好的半导体材料，储量丰富，是地球上储存量仅次于氧的第二大的元素，其化学性能稳定，且无毒，因此成为太阳能电池研究开发、生产和应用中的主体材料。同时从工业制作成本角度考虑，铸造多晶硅具有更高的性价比，在80年代末，其市场占有率仅为 10% 左右，而到了1998年，其占有率就高达43%，故而已经成功取代直拉单晶硅太阳能电池，成为了最主要的光伏材料[1,2]。
图 1 1998年各种光伏材料在市场上的占有率情况
但是与单晶硅太阳电池相比，铸造多晶硅太阳电池的转换效率相对要低2%左右。目前，产业界中直拉单晶硅太阳电池转换效率一般在15-16%左右，而铸造多晶硅太阳电池的转换效率大约在13-14%。究其原因，主要在于铸造多晶硅中存在着高密度的缺陷和高浓度的杂质，如晶界，位错等[3]。研究表明，这些缺陷在光电转换器件中将成为载流子的众多复合中心，从而显著降低少数载流子的寿命，进而严重影响太阳电池的光电转换效率[4]。如何通过改善工艺降低缺陷如控制晶界特征分布等对多晶硅性能的影响至关重要。
1 铸造多晶硅
1.1铸造工艺
1975年，Wacker公司首创了浇铸法制多晶硅材料[5]。其后，许多研究小组先后提出了多种铸造工艺[6]。这些铸造工艺主要分为两种方式：一种方式是在一个石英坩埚内将多晶硅熔化，而后浇铸到石墨模具中；另一种方式是在同一个坩埚内熔化后采用定向凝固的方法制造多晶硅。其中后一种方式所制出的多晶硅 质量较好。用定向凝固法制多晶硅的原理是，严格控制垂直方向上的温度梯度，使固液界面尽量平直，从而生长出取向较好的柱状多晶硅，其电学性能均匀[7]。与单晶硅不同，铸造出的多晶硅呈长方体，除去极少量的边角料，再采用
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