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全球各企业和科研单位不断竞争电池的转换效率，硅材料作为晶硅电池重要组成部分，晶体硅性能直接影响电池性能好坏。少子寿命是晶硅的一个重要参数，一般为少子寿命高则电池转化效率高。位错是晶硅中的一种线缺陷，促进载流子的复合，影响少子寿命和电池效率。通过提升晶硅性能，可有效提高电池的转换效率。在多晶硅中运用微合金化，可提高多晶硅多方面的性能，如提高少子寿命、增加硅片机械强度，增加电池的光电转换效率、抑制光致衰减效应。Si-Sn微合金化对晶硅少子寿命、位错密度、杂质Fe的影响缺乏系统研究。 利用物理冶金法制备的太阳能级硅，成本低、能耗少，颇具市场前景。在晶硅制备和电池制造过程中，不可避免杂质Fe的污染，Fe杂质严重影响电池的光电转换效率，如何削弱杂质Fe的危害意义重大。本文研究了在一定下拉速率时，掺入不同Sn含量，对UMG-Si定向凝固少子寿命、位错密度、间隙氧含量的影响。存在不同杂质Fe污染程度时，硅锭少子寿命的变化，以及掺入不同Sn含量后对硅锭少子寿命的改善作用。分析Sn在硅锭中的影响机理，及与杂质Fe的交互作用。利用Secco腐蚀液和光学显微镜观察位错密度，用微波光电导衰减原理测试少子寿命，采用傅里叶红外光谱检测硅中间隙含量。 研究表明，同族元素Sn不影响硅锭的电学性能。由于Sn原子半径比Si大20％，会在晶格中引入品格应力，成为空位捕获中心，形成Sn-V对，阻碍位错形核，有效减少位错密度和间隙氧。随着Sn含量的增加，少子寿命先增加后减少。这是因为Sn含量增加，晶格应力增加，对缺陷的抑制能力加强，但是Sn含量过高，可由平衡凝固向非平衡凝固转变，带来负面效果。当定向凝固速率由下拉速率为2.5×10-6m·s-1时增加至1.7×10-5m·s-1后，硅锭少子寿命显著提高。 当晶硅中存在微量杂质Fe时，硅锭少子寿命显著下降。随着Fe含量增加，硅锭少子寿命下降。掺入适量的Sn后可有效增加硅锭少子寿命。经分析，当单位体积内Sn原子个数与Fe原子数基本相当或略高于Fe原子数时，则可有效抑制杂质Fe的危害。由于大原子半径的Sn原子引入晶格应力，阻碍间隙位的Fe杂质形核以及Fe的扩散。Sn含量增加，使晶格应力增加，对Fe的抑制作用加强。但是Sn含量过高，易导致非平衡凝固的发生，使原本应排挤至硅锭顶端的杂质残留至晶体内部，使少子寿命下降。