太陽能和半導(dǎo)體行業(yè)中，硅片是最主要的基材，經(jīng)過一些高溫工藝處理時，可能產(chǎn)生氧同心環(huán)并在EL或PL掃描下顯現(xiàn)出來，本文將解釋氧同心環(huán)的產(chǎn)生原理。
首先，我們需要理解晶體結(jié)構(gòu)的缺陷這一概念。單晶硅具有典型的晶體結(jié)構(gòu)，意味著理想狀態(tài)下，其內(nèi)部的原子是呈周期性規(guī)則排列的，就像操場上整齊排列的學(xué)生方陣。
但實際上，溫度高于絕對零度時，晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)會存在原子偏離理想點陣位置的情況，即缺陷，就像方陣中來回蹦跳不安分的搗蛋鬼，進入了其他學(xué)生點位的間隙，我們可以將本來屬于這些搗蛋鬼但現(xiàn)在空出的點位稱為“空位”，將搗蛋鬼所站的位置稱為“間隙”，二者都是本征缺陷。如果好巧不巧，學(xué)生方陣中又混進了幾只小狗，占據(jù)了間隙位置，甚至直接嚇跑了點位上站的學(xué)生，取而代之，則可稱為雜質(zhì)缺陷。硅棒拉晶過程中，晶體生長時會產(chǎn)生過剩的點缺陷——硅間隙，熔融態(tài)硅會腐蝕石英坩堝（主要成分是二氧化硅），從而在晶體中引入氧雜質(zhì)缺陷，在旋轉(zhuǎn)上升過程中，缺陷沿徑向呈環(huán)形分布。在硅片的基礎(chǔ)上制備電池時，由于部分工序溫度較高，硅間隙會隨著溫度的升高而增多，可以通俗地理解為：天氣暖和的時候，方陣里的學(xué)生更加活躍，來回跳動的可能性更大，產(chǎn)生的缺陷多。冷卻時，過剩的硅間隙聚集成團，隨著氧雜質(zhì)擴散，成長為環(huán)形氧沉淀，其主要成分為氧化硅（SiOx），這就是搗蛋鬼牽著亂入狗組成旋轉(zhuǎn)跳躍轉(zhuǎn)圈圈新組合的故事，即氧同心環(huán)的形成原理。此外，電池工藝中往往包括氧化過程，在硅附近產(chǎn)生二氧化硅，進一步激發(fā)硅間隙，引發(fā)氧同心環(huán)。對于N-TOPCon電池，由于硼在硅中的固溶度較低，導(dǎo)致硼擴溫度需要900-1100℃，而PERC的磷擴溫度約為850℃，相比之下，工藝溫度較低的PERC有較少的氧同心環(huán)問題。原文始發(fā)于微信公眾號（光伏產(chǎn)業(yè)通）：什么是硅片的氧同心環(huán)
