什么是硅片的氧同心环

太阳能和半导体行业中,硅片是最主要的基材,经过一些高温工艺处理时,可能产生氧同心环并在EL或PL扫描下显现出来,本文将解释氧同心环的产生原理。

首先,我们需要理解晶体结构的缺陷这一概念。单晶硅具有典型的晶体结构,意味着理想状态下,其内部的原子是呈周期性规则排列的,就像操场上整齐排列的学生方阵。

什么是硅片的氧同心环
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但实际上,温度高于绝对零度时,晶体结构内会存在原子偏离理想点阵位置的情况,即缺陷,就像方阵中来回蹦跳不安分的捣蛋鬼,进入了其他学生点位的间隙,我们可以将本来属于这些捣蛋鬼但现在空出的点位称为“空位”,将捣蛋鬼所站的位置称为“间隙”,二者都是本征缺陷。
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如果好巧不巧,学生方阵中又混进了几只小狗,占据了间隙位置,甚至直接吓跑了点位上站的学生,取而代之,则可称为杂质缺陷。
什么是硅片的氧同心环
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硅棒拉晶过程中,晶体生长时会产生过剩的点缺陷——硅间隙,熔融态硅会腐蚀石英坩埚(主要成分是二氧化硅),从而在晶体中引入氧杂质缺陷,在旋转上升过程中,缺陷沿径向呈环形分布。
在硅片的基础上制备电池时,由于部分工序温度较高,硅间隙会随着温度的升高而增多,可以通俗地理解为:天气暖和的时候,方阵里的学生更加活跃,来回跳动的可能性更大,产生的缺陷多。冷却时,过剩的硅间隙聚集成团,随着氧杂质扩散,成长为环形氧沉淀,其主要成分为氧化硅(SiOx),这就是捣蛋鬼牵着乱入狗组成旋转跳跃转圈圈新组合的故事,即氧同心环的形成原理。
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此外,电池工艺中往往包括氧化过程,在硅附近产生二氧化硅,进一步激发间隙,引发氧同心环。
对于N-TOPCon电池,由于硼在硅中的固溶度较低,导致硼扩温度需要900-1100℃,而PERC的磷扩温度约为850℃,相比之下,工艺温度较低的PERC有较少的氧同心环问题。
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资料来源: 光伏新语
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原文始发于微信公众号(光伏产业通):什么是硅片的氧同心环

作者 li, meiyong

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