Среди путей решения экологических проблем, связанных с истощением запасов органического топлива, важное место занимает направление, базирующееся на прямом преобразовании солнечной энергии в электрическую при помощи солнечных батарей. Такой путь решения энергетической проблемы весьма привлекателен его экологической чистотой, использованием практически неиссякаемого источника энергии, отсутствием длительных циклов нагрева и вращающихся механизмов.
Во многих странах активно ведутся работы по развитию производства преобразователей солнечной энергии на основе кремния «солнечного» качества как материала, благоприятного для получения фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) по своим физико-химическим свойствам и высокому уровню современной технологии его производства. Однако развитие данного направления сдерживается высокой себестоимостью получаемой трихлорсилановым способом единицы мощности по сравнению с традиционными источниками энергии.
Нами ведутся разработка технологии получения кремния для ФЭП карботермическим восстановлением высокочистого кварцсодержащего сырья в руднотермических печах с последующим рафинированием в ковше и выращиванием мультикремния по методу Стогбаргера (направленная кристаллизация) с одновременной очисткой от ряда примесей и получением оптимальных электрофизических параметров образцов.
С целью исследования связи структуры мультикристаллического кремния с его электрофизическими свойствами были проведены эксперименты на материале, полученном на ЗАО "Кремний" (г. Шелехов Иркутской обл.). В качестве рудного сырья использовались кварцит Черемшанского месторождения, восстановителем служит смесь углеродистых материалов - древесный уголь, нефтекокс, каменный уголь и древесная щепа. Рафинирование в ковше осуществлялось продувкой воздухом.
Направленную кристаллизацию (одно-, двух- и в ряде случаев трехкратную) осуществляли в тепловом узле с вертикальной компановкой в вакууме в тигле из стеклоуглерода. Структуру кремния изучали при продольной и поперечной к межзеренным границам распиловке слитков. Исследование электрофизических свойств (тип проводимости, удельное сопротивление, концентрация и подвижность неосновных носителей заряда) проводили сканирующим образом по всей поверхности кристаллов.
При исследованиях показателей электрофизических свойств вдоль и поперек межзеренных границ зарегистрированы отклонения удельного сопротивления, подвижности и концентрации неосновных носителей заряда.
Результаты исследований свидетельствуют о высокой чувствительности структуры кристалла от примесной чистоты металлургического кремния, характеристик теплового поля и скорости роста мультикремния.
[1] Работа выполнена в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (2006-2008 гг.)