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多晶铸锭对太阳能电池效率的影响(1)

摘要:在提高太阳能电池的光电转换效率方面,越来越多的人开始关注多晶铸锭。本文通过对多晶铸锭铸锭炉结构本身、铸锭工艺的优化以及辅助材料方面等不同方面进行分析、对比,提出有利于提升太阳能电池效率的方法。

前言

2012年,我国光伏产业因全球经济衰退、光伏产能过剩、价格下跌、美国"双反"、欧洲"反倾销"等因素而进入寒冬期,光伏下游企业毛利率大幅下降,大部分企业面临严重亏损。2013年上半年国内多晶硅产量较去年还有明显下滑,2013年上半年国内多晶硅产量为2.8万吨,同比下滑23.6%。受供需关系及国际贸易等多种因素影响,2012年我国绝大多数多晶硅企业已停产。由于下游供需局面并未有实质性转变,加上主要多晶硅企业生产成本仍在不断下降,2013年多晶硅企业经营状况仍不容乐观,多晶硅行业将保持在低位的运行,产业整合也有望见底行业的回暖预计要到2014年。多晶硅惨淡的行业景象并没有削减人们对太阳能组价的满足程度,正是由于供大于求的太阳能市场行情,人们对太阳能组件的功率要求越来越高,更多开始关注太阳能电池的效率。

为了提高太阳能电池的光电转换效率,最近光伏业界又推出了高效多晶铸锭技术。使用普通的电池片制作工艺,高效多晶硅片可达到17.3%以上的转换效率,现在最高可达18%左右。高效多晶铸锭技术的关键在于降低晶体中的位错和其他缺陷。业界估计至少有十余种方法制作高效多晶,例如使用单晶碎片或多晶碎片作为籽晶,使用特殊坩埚或热场等等。

1、铸锭炉本身结构的优化

铸锭炉是直接将硅料高温熔融后通过定向冷却冷凝结晶,使其形成晶向一直的硅锭的设备。在加热使硅料完全融化后,通过定向凝固块将硅料结晶时释放的热量辐射到下炉腔内壁上,使硅料中形成一个竖直温度梯度。这个温度梯度使坩埚内的硅液从底部开始凝固,从熔体底部向顶部生长。硅料凝固后,硅锭经过退火、冷却后出炉。结构的优化对于铸锭的硅锭的效率的提升有很重要的作用。

1.1加热器双电源设计

多晶硅铸锭炉加热器的要求:加热超过1650℃;使用材料不能与硅料发生反应;可以在真空及惰性气体中长期使用。对于加热器的材料而言,目前行业中主要使用高纯石墨作为加热材料,主要使用单电源对石墨加热器进行加热。

使用双电源加热器带来的好处:改善铸锭硅块的晶向结构;增大晶粒的体积同时减少晶界;改善结晶平面,可以灵活控制长晶界面的形状,长晶速度更加平稳,解决了硅锭生长后期速度过慢的问题,如图(一)所示:

来源:Solarzoom
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