主题：【原创】多晶硅—单晶硅 -- 大地窝铺

上个帖子里说的直拉法（CZ法）单晶硅棒/片，就产量来说，是单晶硅生产的主流。另外一种单晶硅生产方法叫区域熔化法（Float Zone Process，区熔法， FZ法）。区熔单晶也是起始于一根很细的，纯度非常高，已知晶向的籽晶（最多见的是<111>和<100>晶向）。多晶硅棒局部加高温熔化后，成为液态，籽晶与液态多晶硅接触，局部加热区域顺着多晶硅棒移动，先熔融后冷却，区熔单晶棒逐渐长成。

原来在多晶硅中存在的极少量的杂质，趋向于在熔融的液态硅中聚集，而不是往冷却的硅单晶体中。所以区熔拉晶过程，实际上也是一个再次提纯的过程。

因为在区熔单晶的生长过程中，没有用到石英坩埚，又少了一个杂质来源，所以区熔单晶可以做到纯度非常高，电阻率非常高，远高于直拉单晶。对单晶硅来说，还有一个非常重要的参数叫少子（少数载流子）寿命，少子寿命与单晶硅中的氧含量有关。因此区熔单晶的少子寿命也远高于直拉单晶。

前面也提到过，纯的硅单晶是本征半导体，掺杂少量硼、磷、砷等之后，才形成实际应用的半导体材料。区熔单晶掺杂有两种方式，一种是把区熔单晶硅里存在的一些硅的同位素硅30，通过中子照射的方式，变成磷31，这些磷掺杂在硅单晶里，形成N型半导体。另一种方法是气相掺杂，就是区熔成晶过程中，掺杂物质（硼—P型；磷—N型）以气相形式掺杂到区熔单晶硅晶体中。

这是FZ-30型区熔单晶炉。

区熔单晶的成晶过程大概就是这样的。炉内情景。

这是中国第一颗6英寸直径的区熔单晶。

区熔硅单晶，纯度高，电阻率范围大（可以很高），电阻率偏差小。原来一般是用来做高品质大功率器件的。用区熔单晶硅片做太阳能电池片，就很高档。这类硅片至少有以下优点：

1/少数载流子的寿命相当长，大于1毫秒。

2/晶体中氧含量，金属杂质含量非常低。

3/电阻率偏差范围小，在+/-20%以内。

4/用它做成的电池片光电转换率稳定，可预期。光电转换率高于20%。

区熔单晶硅片做成的太阳能电池片，可以想见，是用在非常关键的地方的。比如这个：

还有这个：

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