Handbook of Photovoltaic Science and Engineering

Figure 5.9
The Ni-Si phase diagram. The shape of the solidus line on the Si side is shown in
the inserted window. It is seen that the solid solubility of Ni in Si is low, that it increases at
temperatures above the peritectic point (at 994
◦
C) (retrograde solubility) and reaches a maximum
at about 1300
◦
C. Redrawn from ASM Handbook, Vol. 8,
Metallography, Structures and Phase
Diagrams
8
th
Edition, ASM International, Materials Park, Ni-Si Phase Diagram, p. 325
minority-carrier capture cross-section. Therefore, the tolerable impurity concentration for
acceptable lifetime values depends upon the chemical nature of the respective impurity,
and its carrier capture cross-section for electrons in
p
-type silicon and for holes in
n
-type
silicon. Both parameters can differ by orders of magnitude and consequently the accept-
able concentration for a defined impurity can be quite different in
p
- and
n
-type silicon
(Figures 5.11 and 5.12; [30]).
Copper and nickel have high diffusivities and low capture cross-sections. These
elements will rapidly enter a low solid solution level after cooling to room temperature
and may therefore be expected to have less effect on lifetime than elements with lower
diffusivities (Fe, Ti) and high capture cross-sections.
5.6.3.5 Precipitates
Except for copper, which forms Cu
3
Si particles when cooled, the other 3d metals
form MeSi
2
precipitates. Investigations of crystallographic structure, morphology and

---

REQUIREMENTS OF SILICON FOR CRYSTALLINE SOLAR CELLS
191
0.6
10
12
10
13
10
14
10
−
10
10
−
9
10
−
8
10
−
7
10
−
6
10
−
5
10
15
10
16
10
17
10
18
1400 1300 12001100 1000
900
800
700
600
500
0.7
Co
Cu
Co
Mn
Ni
Fe
Cr
Ti
0.8
0.9
1000/T
[1/K
1
]
Concentration
[1/cm
3
]
Concentration
Temperature
[°
C]
1.0
1.1
1.2
1.3