毕业设计（论文）开题报告-太阳能多晶硅锭中的夹杂分布.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系：材料科学与工程 2010年3月6日课题名称太阳能多晶硅锭中的夹杂分布学生姓名李社想专业班级非金材062课题类型论文指导教师姓名李飞龙李谦职称工程师课题来源科研、生产1. 设计（或研究）的依据与意义：随着能源危机与环境污染问题越来越严重社会各界对能源消耗的可持续性发展日益重视，尤其引起了各国政府对清洁的可再生能源的关注和青睐 ，新型能源成为国际学术界和各国研究、开发的重点，而太阳能是新能源发展的主要方向之一。根据美国能源信息管理局的预测，到2010年世界煤炭 、水力和核能发电将有6.4的电力供应缺口；到2020年，这一缺口将增至10.71：这一供应缺口不得不用可再生能源去弥补，而利用太阳能发电将起着重要的作用。太阳能光伏发电是太阳能利用的一个主要方面，目前常用的太阳能电池有单晶硅电池、多晶硅电池。但是单晶硅的生产工艺较难控制，能耗大且生产效率低，因而成本很高，其主导地位逐渐被多晶硅所取代。多晶硅锭所需原料来源广、纯度要求较低，而且生产效率高，在规模生产上较有优势；同时多晶硅方片比单晶硅天然形成的圆片在组件中有更好的面积利用效率(理论上后者只有前者的785)2，所以近年来多晶硅锭片产量迅猛增长。目前，多晶硅已经成功取代了直拉单晶硅在市场中的主导地位，凭借其高性价比成为了最主要的光伏材料。但是多晶硅的生产过程中，内部存在晶界、内部应力、较高密度位错及杂质、晶粒取向不一，使得多晶硅片的均匀性较差，而且强烈地影响到其电学性能，由它所制得的电池光电转换效率低于单晶硅电池，目前工业生产中多晶硅电池的效率比单晶硅普遍低143。但也正因为这样，多晶硅的性能还有很大的提升空间。长期以来，人们针对多晶硅生产中出现的氧、碳、过渡族金属等杂质问题做了很多的研究，另外一些硬质夹杂物的分布及对太阳能电池硅片的影响也是不可忽视的，像Si3N4和SiC作为夹杂物严重影响硅片的电学性能，甚至导致硅片或硅锭报废。本实验主要研究两种夹杂物的分布、成因，希望能通过这个实验能更好的认识夹杂物的特性，以及对硅片造成的影响，为减少夹杂物并提高硅片性能方面具有重要的实践指导性。2.国内外同类设计（或同类研究）的概况综述： 为了改进多晶硅性能，降低夹杂物的影响，国内外的实验室，研究机构，教育机构，以及同类行业的集团公司也进行了大量的研究，投入了大量的精力研究这方面。比如说浙江大学硅材料重点实验室对这方面有很深入的了解，北京有色金属研究总院半导体材料国家工程中心，东北大学，哈尔滨工业大学也都在这方面有很多的研究，但总体来说，国内在多晶硅的生产和研究中仍然存在很多的问题尚待解决。由于国内同类企业存在很多技术以及材料方面的缺乏，所以对于多晶硅的研究进展不是太快，但也取得了一些成就，在微观组织和形貌的观测与研究上也有了很多突破，也大量引进高精密高科技的仪器对此进行研究，也总结了大量的试验经验，得到大量有说服力的数据资料，对于改善多晶硅性能方面有很重要的意义。 对于国外研究情况来说比国内的要稍多一点，有些国家掌握着多晶硅生产的核心技术，对于这些核心技术也是相当的保密，像日本，德国，意大利，美国在这方面的研究很多，也取得了很大的进展，有一套比较系统的生产技术，生产出的多晶硅夹杂少，生产出的硅材料在性能上也比较优越。 所以对于多晶硅领域的研究还很广泛，还有很多技术课题有待解决，技术就是实力，只有通过不懈的努力才能换来有价值的核心技术。3.设计（或研究）方法：1.为分析这些夹杂物性质，取带有夹杂物硅料，然后使用混合酸(HF：HNO3=1：3)进行腐蚀。2.为了确定该夹杂物的性质与成分，我们用扫描电镜观测腐蚀出的非硅夹杂物的微观形貌，并用EDS能谱分析其元素组成。3.用二次粒子质谱仪测试硅锭不同部位N元素含量，以确定氮化硅夹杂出现的原因。4.实施计划：第14周 文献调研、开题报告的撰写、实验方案设计第57周 性能测试第