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1.准单晶技术简介
1.1传统的单晶硅和多晶硅技术
我们知道,单晶硅一般是采用直拉法(CZ法)制得,用特定晶向的单晶籽晶进行引晶,经过旋转提拉得到目标晶向的单晶硅棒,所得产品仅含一个晶粒,具有低缺陷、高转换效率等特点。目前,单晶硅电池片大规模生产的转换效率已经达到18%,但是该方法对原料及操作要求高,且单次投料少,产品成本较高,太阳能电池衰减较大。多晶硅主要是采用定向凝固方法制得,单次投料量大,具有易操作、低成本等特点,电池片衰减比单晶硅片小很多,但在传统铸锭条件下,在铸锭多晶中往往含有大量晶界及缺陷,使得多晶硅太阳能电池的转换效率较单晶硅电池约低1.5%~2%。
1.2准单晶技术
准单晶技术的核心是单晶铸锭技术,采用铸锭工艺生产出的类似单晶甚至全单晶的产品,将单晶硅及多晶硅的优势相合。相较于多晶,准单晶硅片晶界少,位错密度低;太阳能电池转换效率高达17.5%以上。与单晶硅片相比,准单晶电池的光致衰减低约1/4~1/2;投炉料大,生产效率高,切片工艺简单,成本低。
2.准单晶铸锭技术
2.1实现方法
实现铸锭单晶的方法有两种,如下:
(1)无籽晶铸锭。无籽晶引导铸锭工艺对晶核初期成长控制过程要求很高。一种方法是使用底部开槽的坩埚。这种方式的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,槽的尺寸以及冷却速度决定了晶粒的尺寸,凹槽有助于增大晶粒。因为需要控制的参数太多,无籽晶铸锭工艺显得尤为困难。
(2)有籽晶铸锭。当下量产的准单晶技术大部分为有籽晶铸锭。这种技术先把籽晶、硅料掺杂元素放置在坩埚中,籽晶一般位于坩埚底部,再加热融化硅料,并保持籽晶不被完全融掉,最后控制降温,调节固液相的温度梯度,确保单晶从籽晶位置开始生长。
2.2温度控制和工艺控制
准单晶铸锭对温度控制和工艺控制提出了很高的要求。为了满足准单晶铸锭的要求,铸锭炉必须有严格的温度梯度及凝固速度控制,适合的界面形状,成核或单晶控制,流动控制。目前已有多个厂家可以提供准单晶铸锭设备,如绍兴精功JJL500/JJL660/JJL800(G6),美国GTDSS450HP/DSS650(G5),北京京运通JZ460/JZ660(G6),德国ALDSCU450/SCU800,法国Cyberstar650/800。另外,欧美日厂家如REC(ALD改进型),SchottSolar(VGF),京瓷(VGF类型)都有专门设计的炉子,效果不错。
其中ALD早期为BPsolar产品研发过设备。早在2006年,Bpsolar已围绕铸锭单晶这一主题做了较多工作,并开发了MONO2产品,其专利US2007/0169684A1报道了多种方法。其中有一种方法是将籽晶与硅料分开放置,将熔融硅液倒入铺有籽晶的容器中进行长晶。后由于其总公司将重点放在了化石燃料方面,Bpsolar终止了铸锭单晶的研究。
准单晶产品单个晶粒面积可达整张硅片的90%以上,位错密度比较低,部分硅片约95%及以上区域几乎无位错,边缘存在""带状""分布高位错区域,部分硅片中含亚晶现象。以昱辉virtuswafer产品为例:靠近坩埚面的区域为多晶,其他区域根据长晶体情况,若长晶体情况较好的话基本为单晶,如图1C所示。
图1晶体大小在硅锭中的横向分布
3.电池工艺的改进
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。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。
图2昱辉和晶澳准单晶电池片
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台湾太阳能晶硅制造商旭晶日前发布新款高效多晶硅硅片“E-Wafer”以及准单晶产品。采用“E-Wafer”生产的电池平均效率达17.5%,最高效率17.8%。而采用准单晶硅片生产的电池平均效率可达18.8%,最高效率达到19.09%。以上两种硅片均已实现量产。旭晶“E-Wafer”高效多晶硅片旭晶准单晶组件旭晶董事长董事长郭彦辰表示,旭晶今年3月就已研发出最新高效多晶硅片,并相当看好类单晶的市场前景,在经过积极改良自有设备后,正式将高效多晶与类单晶产品共同发布。旭晶目前产能约420
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晶澳太阳能生产的“超大晶粒准单晶铸锭量产一号锭”,通过相关专家组的鉴定。表示,这种铸锭的生产方法所得到的硅料可以生产出接近直拉单晶方法所得到单晶电池转换效率,而成本可以降低大约60%。图1准单晶太阳能光伏电池晶澳太阳能对传统的直拉单晶法和新推出的准单晶铸锭法进行了对比:1、直拉单晶方法生产的单晶硅制造的太阳能电池最高转换效率为18.5%,采用准单晶铸锭生产的硅材料所制造的太阳能电池转换效率为18.3%;2、直拉单晶硅每炉的投料约为100公斤,准单晶硅铸锭炉的单次投料达到430公斤,投料量增加为前者的四倍;3、基于直拉单晶硅材料生
晶澳太阳能实验用准单晶铸锭,分别以CZ单晶硅、准单晶、铸锭剩余籽晶(重复利用)、准单晶硅锭顶部大晶粒硅块为籽晶的铸锭结果进行对比。将直拉法得到的(100)晶向单晶棒进行开方,得到断面尺寸为156×156mm的方柱,将其切成40~50mm厚的块状籽晶13块;另外,将之前准单晶硅铸锭得到的硅锭进行开方、检测、带锯切断,将切除的底部硅块(主要为剩佘籽晶)及顶部大晶粒硅块进行挑选及顶部大晶粒及加工,去除上下的杂质富集层后进行清洗,底部硅块和顶部大晶粒硅块各取6块,厚度25~30mm将其作为另一部分籽晶。将通过以上得到的25块籽晶按5×5
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近日,由福建金石能源有限公司高效太阳电池装备与技术国家工程研究中心、金阳新能源与华侨大学共同研发的首款钙钛矿/混合型BC(HybridBC)四端叠层太阳电池面世。经同一家第三方权威测试机构测试,该款叠层电池顶层钙钛矿电池(电池面积为0.1cm)的转换效率为21.34%,底层混合型BC电池的转换效率为12.6
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近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所能源材料与器件制造研究部研究员潘旭团队、中国科学技术大学教授肖正国课题组合作,在钙钛矿太阳能电池研究中取得进展,制备出理想带隙为1.33eV的铅锡混合钙钛矿作为太阳能电池吸收层,通过定向锚定策略(STA)对钙钛矿空位缺陷进行精确钝化处理,获
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4月29日,长征五号B运载火箭在海南文昌航天发射场发射成功,成功将我国空间站工程首个航天器--天和核心舱送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。据空间站副总指挥甘克力介绍,在核心舱的研制任务中,中国航天科技集团有限公司第八研究院承担了电源分系统、对接与转位机构分系统、测控通信产品、资源舱结构与总装及电缆网研制任务。其中电源分系统作为整个核心舱任务的四大关键技术之一,充当着未来空间站“太空电站”的作用。
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2020年9月21日,中国可再生能源学会光伏专业委员会(CPVS)在昆明举行的2020中国可再生能源学术大会暨第二届云南绿色能源国际论坛上发布了2020年太阳电池中国最高效率(CPVSBestResearch-CellEfficiencies)。(来源:微信公众号“中国光伏专委会”)2020太阳电池中国最高效率表*(t),totalarea;(da),de
6月23日,我国成功发射北斗系统第55颗导航卫星,这也是北斗三号系统最后一颗全球组网卫星。自此,北斗三号全球卫星导航系统星座部署完成,历时20多年的北斗导航系统建设完美收官。据了解,其中太阳电池阵是卫星的唯一供电能源,蓄电池组是卫星储能装置。(来源:微信公众号“元一能源”)上午9点43分,
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中国招标投标公共服务平台发布鄂尔多斯高新技术产业开发区光伏低碳示范基地标准化厂房项目A区(EPC模式)1地块建设项目工程废气处理设备系统采购标段中标结果公告,北京万义节能环保科技有限公司中标,中标价格7445.5680万元。
6月25日,河北省电力标准化技术委员会成立大会暨第一届委员代表大会在石家庄隆重召开。河北省市场监督管理局副局长、党组成员王普增、国网河北省电力有限公司董事长、党委书记吕运强及河北省内电力相关主管部门、高校、企业、科研院所、检测机构、行业协(学)会等五十余位领导、专家参会。英利能源发
6月27日,硅业分会公布硅片价格,本周硅片价格整体持稳,个别尺寸小幅上调。其中N型G10L单晶硅片(182*183.75mm/130μm/256mm)成交均价涨至1.11元/片,环比上涨0.91%;N型G12R单晶硅片(182*210mm/130μm)成交均价维持在1.45元/片;N型G12单晶硅片(210*210mm/150μm)成交均价维持在1.65元/片。近期
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