多晶硅太阳能电池磷吸杂过程的热力学和动力学研究

近年来，世界光伏产业飞速发展，多晶硅在太阳能电池生产中被广泛使用。磷吸杂能有效减少硅晶体中的杂质含量，提高电池性能，但是磷吸杂过程需要的时间太长，影响了电池的生产效率。本研究将围绕太阳能电池磷吸杂过程的几个关键环节，展开热力学和动力学分析研究：通过P-Si-M（M=Fe、Cr、Ni）三元系的实验测定和热力学评估，获得体系的热力学数据，确定磷原子扩散对杂质金属在硅晶体中化学位的影响；通过P/Si/M扩散偶实验研究磷对杂质金属在硅晶体中扩散的影响，确定杂质金属的扩散系数与磷浓度的关系；利用Dictra软件和实验数据，评估杂质金属在磷扩散影响下的原子迁移率。利用获得的热力学数据和动力学数据，分析磷扩散吸杂的机制，建立磷扩散吸杂的动力学模型，为最终优化工艺参数奠定基础。本研究具有较强的理论深度和实用价值，对促进我国光伏产业的发展有重要作用。

近年来，世界光伏产业飞速发展，多晶硅在太阳能电池生产中被广泛使用。金属硅中杂质元素的低成本深度去除是冶金法制备太阳能级硅材料的难题之一。本项目以金属硅熔体为研究对象，完成了与硅、磷相关体系的实验测定和热力学评估，获得体系的热力学数据；利用扩散偶的方法，研究了杂质金属M(M=Ni, Fe, Co)在多晶硅中的扩散系数受磷影响的情况；利用Dictra软件，评估杂质金属的原子迁移率，获得了杂质金属在硅晶体中扩散的动力学数据；分析了多晶硅中杂质的去除机制，为最终优化工艺参数奠定基础。.课题组按年度计划完成了相应的研究工作。本研究期限内，研究小组教师指导的硕士生毕业2人，2人在读。发表SCI论文7篇，申请国家发明专利4件，1件授权。