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太阳能电池用硅材料中痕量金属杂质含量的ICP-MS分析方法研究

刘志娟  
【摘要】: 太阳能是人类能够获得的最清洁的能源之一,现已得到高度重视和广泛应用。到目前为止,太阳能光电工业基本上是建立在硅材料的基础之上,世界上绝大部分的太阳能光电器件是用晶体硅制造的。太阳能级硅材料通常指纯度为6个9(6N)以上的高纯硅材料,即纯度为99.9999%以上的硅材料。近年来,太阳能级硅的需求逐年迅速递增,对其纯度的要求也越来越高。为了准确判定太阳能级硅的纯度级别,急需研究建立有效的痕量杂质的测试方法,为材料应用提供技术支持。本文对材料纯度测试方法进行了系统的研究,精确测量了硅材料中痕量金属杂质并分析了其对材料电学性能的影响,建立了太阳能级硅材料中Al、Fe、Ca、Mg、Cu、Zn、Cr、Ni、Mn等痕量金属杂质的ICP-MS直接测定方法。 从上世纪八十年代初逐步发展起来的ICP-MS技术,是痕量分析领域一种非常理想的方法。该方法具有质谱图简单、检出限低、动态线性范围宽、多元素快速分析的特点,已广泛应用于半导体、环境、冶金等领域。本文详细介绍了ICP-MS仪器的原理结构和测量参数优化。研究了ICP-MS测量过程中的各种干扰,如氧化物干扰、多原子离子干扰、重叠干扰等。分析了基体元素产生的基体效应和可能的消除方法,着重考察了内标元素Sc、Y、Rh等对基体抑制效应的补偿。采用Sc和Rh做内标元素补偿基体效应和灵敏度漂移,在直接测定中取得良好的效果。样品的加标回收率为90.0%~107.1%,相对标准偏差(RSD)0.9%~3.4%,检出限为0.030?g/L~0.500?g/L。


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