太阳能发电硅晶体需要的氮杂质

氮是太阳能发电材料硅晶体中的一种重要的轻元素杂质。在直拉硅单晶中，如果是在氮保护气中生长单晶硅，就会在硅晶体中引人氮；在铸造多晶硅中，由于石英坩埚的内壁喷涂了 Si3N4颗粒层，它和熔硅轻微反应，导致硅晶体中将引入氮。 　　

氮原子和其他V族元素不同，它在太阳能发电硅晶体 中以双原子氮对形式存在，处于替位态的氮原子很少，因此，在硅中不引人电活性，不会影响硅单晶的载流子浓度。 在直拉桂单晶中，氣的浓度一般在1 X 1015 cm 3以下；而在铸造多晶桂中，晶体生长时间长、和Si3N4涂层长时间接触等原因，其氮浓度要大大增加，一般在1～50X 1014 cm-3范围。由于氮在硅晶体中的分凝系数仅为7X10-4左右，所以，和碳杂质的分布一样，在直拉硅单晶中，氮浓度表现为头部低、尾部高；而铸造晶体硅中，它表现为底部低、顶部高。 　　

和碳杂质一样，在直拉硅单晶中，由于氮浓度相对比较低，所以不易形成Si3N4沉淀。在铸造多晶硅的顶部，由于氮浓度比较高，一般超过5X1015 cm_3的固溶度，因此在该区域易形成S3N4沉淀。这种沉淀和SiC—样，不仅会造成硅太阳电池效率降低，而且容易造成切片过程中切割线的断裂，导致材料的浪费和损失。 　　

由于氮杂质在硅晶体中固溶度比较低，虽然它可以和氧杂质作用形成具有电活性氮氧复合体，并不直接影响太阳电池用硅晶体的电学性能。另外，氮氧复合体可以作为核心，抑制氧施主，却促进氧沉淀；同样由于其浓度较低，对相关电池效率的影响并不显著。 　　

这个太阳能发电材料硅晶体中重要的轻元素之一的杂质，它和碳杂质一样，在硅单晶中的浓度相对比较低的，所以在底部不易沉淀，但是在顶部都是一样，浓度较高，容易形成沉淀，会导致电池效率降低，切片过程中容易断裂，也是有材料的浪费和成本的问题。

更新时间：2015-8-30 9:52:51
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