单晶硅是用多晶硅为原料生产的，生产时需要掺入一定量的硼、磷、砷、锑等杂质。多
晶硅是超高纯的单质硅，纯度在６Ｎ 以上，也就是说，９９．９９９９％以上都是硅，其杂质还不
足百万分之一。为了获得多晶硅，人们采取了各种手段，消耗大量电能，花费大量资金，利
用化学和物理的方法对硅进行反复的提纯，最后，好不容易获得了多晶硅。
问题是，这好不容易获得的多晶硅，为何在生产单晶硅时非要掺杂呢？
生产单晶硅时，掺杂的目的是为了使单晶硅达到特定的电学性质，从而使生产出的单晶
硅成为Ｐ型单晶硅或 Ｎ型单晶硅。
单晶硅是Ⅴ族元素半导体，要得到Ｐ型单晶硅，一般需要掺入Ⅲ族元素杂质，如 Ｂ、
Ａｌ、Ｇａ和Ｉｎ；要得到 Ｎ型单晶硅，一般需要掺入Ⅴ族元素杂质，如Ｐ、Ａｓ和Ｓｂ。但在实
际应用时，还要看杂质在硅液中的分凝系数、蒸发系数以及所需的掺杂量。对于Ｐ型掺杂，
由于 Ａｌ、Ｇａ和Ｉｎ在硅液中的分凝系数很小，难以得到所需的晶体电阻率，所以很少使用；
而Ｂ在硅液中的分凝系数为０．８，属于Ｎ型掺杂，由于Ｐ、Ａｓ和Ｓｂ在硅液中的分凝系数较
大，所以都可以作为掺杂剂。Ｐ、Ａｓ和Ｓｂ各有优势，应用于不同场合，但出于低成本的考
虑，光伏电池用硅的 Ｎ型掺杂，常采用Ｐ作为掺杂剂。
但要注意，掺杂剂的纯度一定要是高纯的，光伏电池硅所用的掺杂剂纯度应超过
９９．９９９％～９９．９９９９％。只有这样，单晶硅的电阻率才能得到控制，质量才能够得以保证。
掺杂后单晶硅的电阻率可由下式求得：
ρ＝１
σ
＝ １
犣μе
式中 ρ———电阻率，Ω·ｃｍ；
σ———电导率，Ω－１·ｃｍ－１；
犣———掺杂浓度，ｃｍ－３，对于１Ω·ｃｍ的Ｐ型单晶硅，硼的掺杂浓度为１．４×１０－１６ｃｍ－３；
而对于１Ω·ｃｍ的Ｎ型单晶硅，磷的掺杂浓度为４．２×１０－１５ｃｍ－３；
е———电子电荷，е＝１．６×１０－１９；
μ———电子和空穴的迁移率，电子，１３５０ｃｍ２／（Ｖ·ｓ）；空穴，４８０ｃｍ２／（Ｖ·ｓ）。
图６２６所示为室温 （３００Ｋ）下单晶硅的电阻率与掺杂浓度的关系。
在直拉单晶硅操作中，一般是在装炉时掺杂，把高纯的掺杂剂直接掺入多晶硅料中。掺
杂剂的重量可用下式求得：
犿＝犠
犱×犖犕０×犣犓
式中 犿———掺杂剂的重量；
犠———高纯多晶硅的重量；
犱———硅的密度；
犕———杂质原子量；
犖０———阿伏伽德罗常数；
犣———硅头部的杂质浓度；
犓———杂质在硅中的分凝系数。
在此应注意，由于使单晶硅生长是需要时间的，而且是在高温下，因此一些杂质会不断 室温下单晶硅的电阻率与掺杂浓度的关系
Ａ—Ｎ型单晶硅；Ｂ—Ｐ型单晶硅
地从硅液中蒸发掉，使硅液中的杂质浓度不断降低。这样一来，用上式求得的掺杂剂的重量
也就会偏低了。因此，使用上式应再加一个补充系数α，即：
犿＝α犠
犱×犖犕０×犣犓
补充系数α的大小最好是经实验给出，当然也可根据经验给出。
