准单晶硅太阳能电池技术调研-北极星太阳能光伏网

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1、准单晶硅的意义

光伏发电作为一种最具潜力的可再生能源利用方式，成为取代传统的石化能源，支持人类可持续发展的主要技术，在最近几年来获得了飞速的发展。目前晶体硅太阳能电池占据着光伏产业的主导地位，多晶硅太阳能电池由于成本优势占据了晶体硅的大半市场。在晶体硅太阳能电池成本构成中硅片占到了一半以上，因此降低硅片的成本，提高硅片的质量，对于光伏行业的发展有着极其重要的意义。

准单晶硅，是通过铸锭的方式形成的晶硅材料，在一定尺寸的硅片上表现为同一晶向的晶粒面积大于硅片总面积的50%。通过铸锭技术形成准单晶硅的功耗只比普通多晶硅多5%，所生产的准单晶硅的质量接近直拉单晶硅。简单地说，这种技术就是用多晶硅的成本，生产单晶硅的技术。

由于多晶硅电池存在较多的晶界复合，以及所采用的酸制绒技术无法达到单晶硅碱制绒的完美制绒效果，一般的多晶硅电池光电转化效率要低于单晶硅1~2%。通过铸锭单晶硅技术，可以使多晶铸锭炉生产出接近直拉单晶硅的准单晶。在不明显增加硅片成本的前提下，使电池效率提高1%以上。

2、准单晶硅制造技术路线和技术难点

准单晶硅的制造目前主要有两种方法。一种是有籽晶的铸锭，另一种是没有籽晶的铸锭。

有籽晶的铸锭报道的比较多。从两篇国内的专利来看晶澳太阳能、精工科技和浙江大学都属于有籽晶的铸锭方式。这种技术首先把籽晶、硅料、掺杂剂放置坩埚中(籽晶铺设在坩埚底部，在籽晶上面添加硅料和添加剂);其次加热熔化硅料(要控制好籽晶不被完全熔化)，进入长晶阶段;在长晶阶段控制降温，调节固液相的温度梯度，使硅晶体沿未熔化的籽晶方向生长，待晶体长成后，经退火冷却得到大晶粒硅锭。这种技术的难点在于确保在第二步熔化硅料阶段，籽晶不被完全融化，还有控制好温度梯度的分布，这个是提高晶体生长速度和晶体质量的关键。

无籽晶铸锭类单晶的方法(BPsolar采用)基本和铸锭多晶相同。其要点是精密控制定向凝固时的温度梯度和晶体生长速度来提高多晶晶粒的尺寸大小，形成所谓的准单晶。这种准单晶硅片的晶界数量远小于普通的多晶硅片。无籽晶的单晶铸锭技术难点也在于控温。

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