冶金硅定向凝固法制备太阳能级多晶硅及其微观组织与位错

摘要

以冶金硅为原料,探索采用具有高温度梯度的真空定向凝固技术制备低成本太阳能级多晶硅,并研究其在不同生长条件下的微观组织特征、晶界与晶粒大小、固液界面形貌以及位错结构。结果表明,当凝固速率低于60μm/s时,能获得具有高密度和良好取向的定向凝固多晶硅棒状试样,硅晶粒大小随凝固速率的增大而减小;在控制凝固过程,获得平的固液界面形貌是获得沿凝固方向排列柱状晶的关键;由于硅的小平面生长特性,微观组织中出现了位错生长台阶和孪晶结构;在晶粒中,位错分布呈现不均匀性,并且位错密度随凝固速率的增加而增加;在此基础上,讨论了多晶硅的生长行为以及位错形成机制。