准单晶太阳电池

辉哥准单晶太阳电池准单晶技术的产生背景1准单晶的特征2准单晶铸造技术3技术难点和存在的问题4国内外发展状况5目录物研1204单晶硅太阳能电池凭借其较高的转化效率一直占据着统治地位，但其成本高、产量小的特点制约着整个行业的发展。1,准单晶技术的产生背景多晶硅原材料来源广、纯度要求低、生产效率高，但其内部存在大量的晶界、较高的位错密度和杂质，使得多晶硅太阳能电池的转换效率低于单晶硅。物研1204准单晶也叫铸造单晶硅，是通过铸锭的方法获得外观和电学性能均类似于单晶硅的晶体硅。一般对铸造单晶硅的要求是在一定尺寸的硅片上，单个晶粒面积大于硅片面积的50％。这种硅片的晶界数量远小于传统的铸造多晶硅片。2,准单晶的特征什么是准单晶？低缺陷、高转换效率，对原料及操作要求高，且单次投料少，成本较高，衰减较大单次投料量大，具有易操作、低成本，含有大量晶界及缺陷，转换效率低相比多晶，晶界少，位错密度低，转换效率高。相比单晶，光致衰减低，投炉料大，生产效率高，切片工艺简单，成本低。优缺点比较准单晶技术多晶硅技术单晶硅技术3,准单晶铸造技术有籽晶的方法准单晶铸造技术无籽晶的方法物研1204有籽晶的铸锭方法1将直拉法得到的晶向单晶棒进行开方，得到断面尺寸为156mm×156mm的方柱，将其切成30mm左右厚的块状籽晶25块。2将通过以上2种方法得到的25块籽晶按5×5的方式紧密排列平铺在内部尺寸为840mm×840mm×400mm(长宽高)的标准石英坩埚底部物研12044将所得硅锭开方得25块小方锭，进行切片、清洗等流程制得准单晶硅片，然后按照同一晶相的面积分类、归档和包装。5对上述归档好的硅片进行制绒处理。3装料后抽真空，控制功率和温度对硅料进行加热、熔化、长晶和退火等阶段。物研1204制备流程图物研1204坩埚籽晶铺底俯视图物研1204坩埚籽晶铺底剖视图物研1204无籽晶铸锭方法和多晶硅铸锭基本相同。其重点是精密控制定向凝固时的温度梯度和晶体生长速度以此来提高多晶晶粒的尺寸大小，形成准单晶。无籽晶铸锭工艺对晶核初期成长控制过程要求很高。因为需要控制的参数太多，无籽晶铸锭工艺显得尤为困难。无籽晶铸锭方法物研1204准单晶产品也引发了各个企业对电池工艺的改进。硅片的晶向控制、位错密度、碳氧浓度和杂质分布，以及侧边问题会直接影响电池片效率。不同于普通多晶，准单晶产品更适合碱制绒工艺，形成倒金字塔型织构化表面，可显著提高成品电池片效率。电池工艺的改进物研1204晶澳太阳能针对准单晶电池片发明了先酸制绒后碱制绒的特殊工艺，目前maple系列电池片效率已经达到了18.2%。然而由于碱制绒的各项异性，准单晶中尤其边缘，非指定晶向处无法腐蚀，会在电池表面形成高亮区域，影响组件成品的外观。电池工艺的改进物研1204利用双层多孔硅层转移技术制作太阳能电池的主要工艺流程如右图所示。层转移法制备准单晶太阳能电池物研1204太阳能电池性能参数层转移法制备准单晶太阳能电池由于电池的正面未做减反层，多项工艺参数也有待进一步优化，所以电池效率还偏低，有待于进一步改善提高。物研1204图1，昱辉准单晶电池片图2，晶澳准单晶电池片物研1204物研1204在进行准单晶研究的企业中，大多数只能进行小规模实验无法进行量产。有些企业虽然可以生产出准单晶，但生产工艺难控制，成品率低因而生产成本居高不下。准单晶要实现产业化还需要做大量的研究工作。4,技术难点和存在的问题物研1204(1)精确控制熔化程度。(2)合理控制边角多晶。(3)严格控制位错密度。(4)采用铸锭方法所生产的单晶硅中存在一些硅片，表面看似一个大晶粒，而制绒后会出现大量晶界，有些厂家称之为亚晶界。需要注意的主要问题有：物研1204准单晶最早是在2006年在BPSolar公司研究成功的，该公司生产的Mono2TM产品转换效率达到18％，接近于单晶硅。2007年生产出准单晶太阳能电池组件并进行了可靠性测试。2009年11月，晶龙集团成功研发出准单晶硅铸锭技术，但晶体生长和晶体质量问题无法兼顾，因此量产难度高。经过进一步的改进于2011年3月命名为“晶枫”的准单晶硅电池下线并向市场推广，量产后的转换效率平均可达17．5％，最高可达18．2％。5，国内外发展状况物研12042011年l0月5日，中国最大的硅片企业保利协鑫宣布研发出新型“鑫单晶”。鑫单晶”转换效率接近传统直拉单晶硅，最高为18．5％，同时，“鑫单晶”光衰减远优于直拉单晶硅，平均低于l％。“鑫单晶”另一个显著特点是其低成本，采用“鑫单晶”的高功率电池和组件可以降低太阳能发电成本10％以上，大大提高了后续组件产品的竞争力。物研1204准单晶这一高转换率低成本材料的出现，将迈出光伏发电平价上网的关键一步，对推进我国太阳能的广泛应用具有积极意义。结束语虽然现在准单晶技术还存在一些问题，但随着各企业和科研单位对准单晶研究的深入，现阶段在生产工艺和实现产业化中面临的一系列问题将会得到解决。相信在不久的将来将形成单晶硅、多晶硅、准单晶三种光伏材料相竞争的局面，市场格局将会发生重大改变。准单晶技术将成为引领光伏行业的风向标。物研1204［1］康岩辉,邾继贵.罗志勇.叶声华高精度标准单晶硅球直径测量系统的研究[J].传感技术学报2009,22(10)。［2］肖鹏,李志信.单晶硅薄膜面向热导率分子动力学研究[J].工程热物理学报2003,24(6)。［3］沈鸿烈,蔡红,岳之浩,张磊,江丰,鲁林峰,唐正霞.准单晶硅薄膜的制备与太阳能电池研究[C].第十一届中国光伏大会暨展览会会议论文集。［4］吴新正,张愿成,朱旭,张滢清,李缸波.准单晶硅铸锭技术的成本分析[J].新材料产业2012(1)。［5］潘雄.我国超大晶粒准单晶硅铸锭技木获突破[J].功能材料信息2011,2。［6］康岩辉,邾继贵.高精度标准单晶硅球直径测量系统的研究[J].传感技术学报2009,10。［7］谭军.俄最近成功合成出两种新型准单晶材料[J].功能材料信息2005,3。参考文献：物研1204