多晶硅铸造技术研究进展.pdfVIP

专 题 论 述 特种铸造及有色合金 　2008 年第 28 卷第 7 期 太阳能电池用多晶硅铸造技术研究进展 郭景杰 　黄 　锋 　陈瑞润 　丁宏升 　毕维生 　傅恒志 ( 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院) 摘 　要 　高性价比优势使多晶硅成为光伏市场的主要材料 。随着太阳能电池向低成本化方向的发展 ,太阳能电池用多晶 硅铸造技术的研究与开发有着重要的意义 。综述了目前太阳能电池用多晶硅锭 、多晶硅带和多晶硅薄膜的铸造技术的起 源 、原理 、优点和缺点 , 以及采用不同铸造方法制备的硅组织特点 ,评述了新的太阳能电池用多晶硅的铸造方法 ,展望了新 的铸造太阳能级多晶硅新技术 。 关键词 　多晶硅锭 ;硅带 ;多晶硅薄膜 ;铸造技术 中图分类号 　T G249 ; TM9 14 　　　　文献标志码 　A 　文章编号 　100 1 - 2249 (2008) 07 - 05 16 - 06 DOI :10 . 3870/ tzzz . 2008. 07 . 009 　　随着能源危机 、环境问题的不断加剧 ,世界各国对 对转换效率的不利影响[7～9 ] ,太阳能电池用多晶硅的铸 可再生能源进行了大量的研究 。太阳能以其环保 、高储 造技术应尽量满足以下条件 : ①所生产多晶硅所含杂质 [ 1 ] ( ) 量 、安全及潜在的经济性成为大家所关注的焦点 。目 氧 、碳 、过度族金属等 少 ,且分布均匀 ; ②制备多晶硅 前利用太阳能主要有以下 3 种方式 :光热转换 、光电转 中位错 、空位 、孪晶、裂纹等缺陷少 ; ③晶界 、亚晶界少 , 换及光化学转换[2 ,3 ] 。光电转换就是利用半导体的光 即多晶硅晶粒较大 。 生伏打效应 ,直接将太阳能转换成电能 。自 1954 年以 经研究发现 ,当多晶硅中晶粒晶界垂直于硅片工作 来 , 已经研究开发了各种太阳能电池 。硅 以其高储量 表面时 ,晶界对电池转换效率没有影响 。为了取得高的 性 、制备工艺的相对成熟性 、合适的能带结构 、洁净无污 电池转换效率 ,近年来多晶硅铸造工艺还趋向于对熔体 染性及高的性能稳定性等 ,成为了光伏市场太阳能电池 温度加以控制 ,形成一定的温度梯度 ,使其按一定方向 的主要材料[4 ] 。据统计 ,各种形态的硅电池总的市场 占 生长 ,从而获得定向凝固组织 。 有率已高达 99 % 以上 。就其晶体形态而言 ,主要有单 另外 ,从低成本化及生产操作实践角度考虑 , 多晶 晶硅 、多晶硅及非晶硅 3 大类 。单晶硅 电池转换效率 硅铸造工艺还应满足 :投资少 、设备简单易操作 、能耗 高 ,但单晶硅拉制工艺复杂 ,对原料要求较高 ,最终成品 少 、工作强度小 、经济性高等条件 。经过多年的研究开 电池成本较高 ;非晶硅电池成本低 ,但其效率也低 ,且由 发 , 已出现多种多晶硅铸造技术 。就成品多晶硅外形形 于非晶硅的 SW 效应 ,性能稳定性差 ;而多晶硅转换效 态而言 ,可分为 3 大类 :多晶硅锭 、多晶硅带及多晶硅薄 ( 膜铸造技术[ 10 ] 。 率适中 仅比单晶硅低 4 %～5 % ,且随着硅片生长及电 ) 池加工处理技术的进步 ,效率必将得到进一步的提高 ,