太阳能用晶体硅铸锭制备技术

摘要

在过去 20 年中,光伏市场以惊人的速度增长,光伏发电逐步成为世界能源发电的主要来源之一.2016 年全球新增装机量超过 75 GW,较 2015 年增长 34%,其中,又以晶体硅太阳能电池为主,占整个光伏市场的 90%以上,而多晶硅又占据了整个晶体硅太阳能电池的 70%以上.相比于直拉单晶硅,定向凝固铸造法生产的晶体硅材料具有更好的性价比,但含有较多的杂质、位错等晶体缺陷.更高品质、更低成本的太阳能电池始终是业界追寻的目标.本文以传统铸造法生长多晶硅技术为基础,介绍了目前几种主流的晶体硅铸造工艺方法,包括全熔工艺制备多晶硅锭,半熔工艺生长高效多晶硅锭,以及铸造法制备大尺寸单晶硅锭.另外,本文还从硅锭外观和性能等方面阐述了铸造法晶体硅的发展方向.文中数据部分为笔者进行的实验论证,部分为其他文献的研究成果,希望能为现阶段太阳能晶体硅的生产和研究工作提供参考.