摘 要 随着可持续发展理念的提出，以及环境问题越来越严峻，我国对环保也越来越重视，太阳能光伏产业的发展也越来越块，太阳能级单晶硅应用也越来越广泛。本文主要阐述了氧碳对太阳能级直拉单晶硅品质的影响研究，并提出相应的措施来对氧碳在生产过程中进行有效的控制。
　　【关键词】电子技术 太阳能 直拉单晶硅 氧碳含量 探讨
　　氧和碳是太阳能级直拉单晶硅的非金属杂质，其在晶体中可以形成微缺陷，影响晶体自身的电阻率等参数，对后期太阳能电池的转换效率、稳定性等有着直接的影响，这就要求对太阳能级单晶硅的拉制过程进行研究，对其中碳氧杂质的形成原因进行分析，并有效控制产品的氧碳含量，以此来提高太阳能级单晶硅的品质。
　　1 太阳能级直拉单晶硅中出现杂质及其成因
　　1.1 太阳能级直拉单晶硅中的杂质
　　现阶段，太阳能直拉单晶硅所包含的杂质主要有三种：
　　首先是金属类的杂质，例如常见的铜、铁等等，这种杂质在晶体中会造成晶格的畸形，并在硅晶体中形成不同的杂质，起到复合中心的作用，这不仅减少了单晶硅的少子寿命，也会造成不必要的损失；
　　其次就是太阳能级直拉单晶硅中有意的加入其所需要的掺杂，这也是为了获得所需导电类型的太阳能级直拉单晶硅，并获得所需要的电阻率参数，例如在原生多晶硅中加入v族元素磷、锑等可以获取n型硅单晶。杂质的含量差异，可以在一定程度上影响太阳能级直拉单晶硅的电阻率，也可以依据不同的电阻率要求进行有效的计算掺杂量。
　　最后就是非金属类的杂质，例如常见的氧与碳，这种杂质不仅仅会影响到太阳能级直拉单晶硅的电阻率，也会对后期太阳能电池的制作产生相应的影响，造成沉淀或者与某些金属杂质进行反应，这也就造成太阳能电池的性能不稳定，也会在一定程度上影响太阳能电池的转换效率，造成光衰效率的降低。
　　1.2 太阳能级直拉单晶硅中氧碳杂质的成因
　　（1）首先就是氧杂质的形成，由于氧元素在元素周期表中处于vi族，在硅晶格中也处于间隙的位置，这属于非金属杂质。在进行太阳能级直拉单晶硅的制作过程中，硅中存在的氧元素杂质主要来源有三个方面：首先就是原材料中的多晶硅中存有一定含量的氧原子，这也就导致制作的过程中存在这一杂质；其次就是在对直拉单晶硅进行制作的过程中需要用到石英坩埚，其中含有一定程度的氧原子，所以在使用的过程中也就出现了氧杂质；最后就是由于单晶硅的生长环境所造成的，如环境中的氩气中含有氧气、二氧化碳以及水元素，这也就在一定程度上加强了氧杂质的出现。
　　以上的这三个因素中，第二点因素是造成氧杂质的主要原因，由于直拉单晶硅在进行制作的过程中，石英坩埚随着高温环境的影响，就会造成石英坩埚会出现部分溶解的现象，并逐渐的进入到硅的熔体当中，这也就在一定程度上加大了硅中的氧杂质，这就是直拉单晶硅中出现氧杂质的主要来源。
　　（2）碳杂质的形成。碳元素在硅晶格中处于代位的位置，也是非金属杂质，在太阳能级直拉单晶硅的制作过程中，碳元素的来源有以下几种：首先是在进行太阳能级直拉单晶硅生产的过程中，使用的原生多晶硅本身含有一定的碳，这也就加大了太阳能级直拉单晶硅中的碳杂质；其次就是太阳能级直拉单晶硅在进行生产的过程中使用的是石墨热系统，其中包括高纯度的石墨件与石墨碳毡，会产生石墨粉尘；真空系统中的油脂与密封材料中会出现一定的碳化物在一定程度上提高了太阳能级直拉单晶硅中的碳杂质；石墨部件与气氛中的氧、石英坩埚等发生一定的相互反应，也是出现碳杂质的一方面原因。以上几种因素中，是造成太阳能级直拉单晶硅中碳含量的主要原因。
　　2 氧碳杂质造成的影响
　　2.1 氧碳对太阳能级直拉单晶硅品质造成的影响
　　由于太阳能级直拉单晶硅在生长的过程中各种杂质分凝系数不同，单晶硅棒的杂质浓度也是存在一定差异与规律，头部的杂质浓度相对较低，尾部的杂质浓度相对较高。电阻率也是有一定的变化的，头部的电阻率相对较高，尾部的电阻率则相对较低，但局部的电阻率也有不同的变化，这与杂质的含量有着一定的关系。氧杂质在硅中的分凝系数为1.27，按照杂质的分布规律单晶圆棒在固液共存的状况下，按照杂质在硅中的分凝效果进行顺序凝固的过程中，氧元素在固相中的浓度相对来讲高于液相中的浓度，这也就使单晶圆棒中

氧元素分布规律从头到尾逐渐减少。同时，结晶的过程中，由于直拉单晶工艺的晶转埚转工艺，使单晶硅棒内部的杂质的横向分布中心高周围低。
　　碳杂质在硅中的分凝系数是0.07，在固液并存的状态下，碳在液相中的浓度相对较高，主要分布在尾部，其分布的规律是边缘较高，而中心的浓度相对较低。由于碳原子的半径相对较小，这也就容易造成晶格出现畸变的现象。
　　2.2 质对太阳能级直拉单晶硅后期产品的影响
　　2.2.1 氧杂质的影响
　　有利影响：由于硅中存在一定的氧元素，所以在一定程度上提高了硅片的机械强度，在进行后期处理的过程中，通过高温可以形成氧沉淀以及相应的缺陷，这也就可以在一定程度上减少分散的载流子符合中心，提高太阳能电池的使用效率以及光电转换效率；
　　负面影响：如果在后期制作的过程中，出现大量的氧杂质沉淀，就会导致硅片的翘氧，同时也会造成大量的二次缺陷状况，并在一定程度上影响到电池的性能，起到一定的破坏作用。
　　2.2.2 碳杂质的影响
　　由于碳原子的半径相对较小，在直拉单晶硅的后期制作过程中容易造成晶格的畸变现象，这也就使氧原子出现偏聚，并形成更沉淀的现象，这也就对硅材料的使用产生一定的正面效果。但是，如果碳原子相对较多，在其产生碳化硅之后，就会造成深能级载流子复合中心的状况，这也就不利于电池的使用，不仅难以保障电池的使用寿命，也在一定程度上降低了电池的使用效率。
　　3 控制氧碳杂质含量
　　碳含量的控制就应该从源头上入手，对原材料以及辅助材料进行有效的控制，降低其中碳元素的含量，并通过完善的检测手段来对其进行管理。同时，在进行制作的过程中，还应高保障单晶炉本身的气密性，降低氧气与石墨之间的反应，这也是现阶段较为常见的减少碳杂质的方法。
　　4 结束语
　　太阳能级直拉单晶硅品质受到其生产工艺以及其材料等方面的影响，在一定程度上加大了生产中的氧碳杂质，影响到了太阳能级直拉单晶硅的品质。这就要求对其中的杂质进行有效的控制与管理，以此来提高太阳能级直拉单晶硅的品质，以提高单晶太阳能电池的效率。
　　参考文献
　　[1]付亚惠，刘建全.氧碳对太阳能级直拉单晶硅品质的影响初探[j].新能源经济，2011（3）.
　　[2]姜支贤.热处理对太阳能级直拉单晶硅氧沉淀的影响[j].机械工程，2011（6）.
　　作者单位
　　陕西西京电子科技有限公司 陕西省西安市 710065