人工晶体学报

作者：李建铖, 钟泽琪, 王军磊, 李早阳, 文勇, 王磊, 刘立军

单位：1.西安交通大学能源与动力工程学院，西安 710049；2.包头美科硅能源有限公司，包头 014000

关键词：太阳能用单晶硅,直拉法,热质输运,结晶界面,氧杂质,数值模拟,

基金：国家重点研发计划课题(2023YFB4204601);内蒙古自治区科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目(2023JBGS0017);内蒙古自治区科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目(2024JBGS0004);宜宾市“揭榜挂帅”科技项目(2023JB005)

直拉法生长的单晶硅是制备N型高效太阳能电池的原材料，晶体中的氧含量直接关系到太阳能电池的效率和稳定性。通过改变单晶硅生长过程中的坩埚壁面温度分布减少氧溶解是降低晶体中氧含量的重要方法。本文提出了三种改变坩埚壁面温度分布的加热器结构方案，并通过数值模拟研究了其对温度分布、熔体流动、结晶界面形状和氧杂质输运的影响规律。研究结果表明：采用长侧部加热器方案时，坩埚壁面温度呈现先增后减的分布趋势，其结晶界面挠度和氧含量较高；采用短侧部加热器方案和隔热环方案时，坩埚壁面温度呈现单调递增的分布趋势，其结晶界面挠度和氧含量较低，这与不同方案下的温度分布、熔体流动及氧杂质在坩埚壁面的溶解和在熔体中的输运特性密切相关；进一步总结提出了一套完整的氧输运分析方法，即通过绘制氧在熔体内部的输运路径，明确结晶界面处氧的准确来源及输运过程，为降低单晶硅内部的氧含量提供了理论依据和方法支撑。

来源：2025年第9期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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