鑄造多晶硅ppt課件-展示頁(yè)
2025-05-16 05:09本頁(yè)面
【正文】 加熱器保持坩堝上部溫度的同時(shí)，自坩堝的底部開始逐漸降溫，從而使坩堝底部的熔體首先結(jié)晶。在制備多晶硅時(shí)，首先將多晶硅的原料在預(yù)熔坩堝內(nèi)熔化，然后硅熔體逐步流入到下部的凝固坩堝，通過控制凝固坩堝的加熱設(shè)備，使得凝固坩堝的底部溫度最低，從而硅熔體在凝固坩堝底部開始逐漸結(jié)晶。而且，這種技術(shù)所需的 人工少 ，晶體生長(zhǎng)過程易控制、易自動(dòng)化 ，而且晶體生長(zhǎng)完成后，一只保持在高溫，對(duì)多晶硅晶體進(jìn)行了 “ 原位 ” 熱處理，導(dǎo)致體內(nèi) 熱應(yīng)力的降低 ，最終使晶體內(nèi)的 位錯(cuò)密度降低 。 從本質(zhì)上講，兩種技術(shù)沒有根本區(qū)別，都是鑄造法制備多晶硅，只是采用 一只或兩只坩堝 而已。 澆鑄法 直接熔融定向凝固法 ，簡(jiǎn)稱 直熔法 ，又稱 布里奇曼法 ，即在坩堝內(nèi)直接將多晶硅溶化，然后通過坩堝底部的熱交換等方式，使得熔體冷卻，采用定向凝固技術(shù)制造多晶硅，所以，也有人稱這種方法為 熱交換法（ Heat Exchange Method， HEM） 。目前， 鑄造多晶硅已占太陽(yáng)電池材料的 53%以上，成為最主要的太陽(yáng)電池材料 。（見表 ） 由于鑄造多晶硅的優(yōu)勢(shì)，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家都在努力發(fā)展其工業(yè)規(guī)模。 實(shí)驗(yàn)室中的效率從 1976年的%提高到 21世紀(jì)初的 %，如圖 ，近年來(lái)更達(dá)到 %。在材料制備方面， 平面固液相技術(shù)和 氮化硅涂層技術(shù) 等技術(shù)的應(yīng)用、材料尺寸的不斷加大。但是，其 缺點(diǎn)是含有晶界、高密度的位錯(cuò)、微缺陷和相對(duì)較高的雜質(zhì)濃度 ，其晶體的質(zhì)量明顯低于單晶硅，從而降低了太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。 鑄造多晶硅中含有大量的晶粒、晶界、位錯(cuò)和雜質(zhì)，但由于省去了高費(fèi)用額晶體拉制過程，所以相對(duì)成本較低，而且能耗也較低，在國(guó)際上的到了廣泛應(yīng)用。 優(yōu) 鑄造多晶硅具有 晶界 、 高密度的位錯(cuò) 、 微缺陷 和 相對(duì)較高的雜質(zhì)濃度 ，從而降低了太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。 直拉單晶硅需要更多的 “ 人力資源 ” ，如在晶體生長(zhǎng)的 “ 種晶 ”過程，所以也增加了人力成本。 直拉單晶硅為圓片狀 ，而硅片制備的圓形太陽(yáng)電池不能有效地利用太陽(yáng)電池組件的有效空間，相對(duì)增加了太陽(yáng)電池組件的成本。 自 20世紀(jì) 80年代鑄造多晶硅發(fā)明和應(yīng)用以來(lái)，增長(zhǎng)迅速， 80年代末期它僅占太陽(yáng)電池材料的 10%左右 ，而至 1996年底它已占整個(gè)太陽(yáng)電池材料的 36%左右，它以 相對(duì)低成本、高效率 的優(yōu)勢(shì)不斷擠占單晶硅的市場(chǎng)，成為最有競(jìng)爭(zhēng)力的太陽(yáng)電池材料。第十章 鑄造多晶硅 直到 20 世紀(jì) 90年代 ，太陽(yáng)能光伏工業(yè)還是 主要建立在單晶硅 的基礎(chǔ)上。雖然單晶硅太陽(yáng)電池的成本在不斷下降，但是 與常規(guī)電力相比還是缺乏競(jìng)爭(zhēng)力 ，因此，不斷降低成本是光伏界追求的目標(biāo)。 21世紀(jì)初已占 50%以上 ，成為最主要的太陽(yáng)電池材料。如果將直拉單晶硅圓柱切成方塊，制備太陽(yáng)電池，其材料浪費(fèi)就增加，同樣也增加了太陽(yáng)電池組件的成本。 ① 鑄造多晶硅是利用 澆鑄或定向凝固 的鑄造技術(shù)，在方形坩堝中制備晶體硅材料，其生長(zhǎng)簡(jiǎn)便，易于大尺寸生長(zhǎng)，易于自動(dòng)化生長(zhǎng)和控制，并且很容易直接切成方形硅片； 鑄造多晶硅的優(yōu)缺點(diǎn) ② 材料的損耗小 ，同時(shí)鑄造多晶硅生長(zhǎng)相對(duì)能耗小，促使材料的成本進(jìn)一步降低，而且鑄造多晶硅技術(shù)對(duì)硅原料純度的容忍度比直拉單晶硅高。 鑄造多晶硅的優(yōu)缺點(diǎn) 缺 概述 鑄造多晶硅的制備工藝 鑄造多晶硅的晶體生長(zhǎng) 概述 利用鑄造技術(shù)制備多晶硅，稱為 鑄造多晶硅（ multicrystalline silicon，mcSi） 。 與直拉單晶硅相比，鑄造多晶硅的主要 優(yōu)勢(shì)是材料的利用率高、能耗小、制備成本低，而且其晶體生長(zhǎng)簡(jiǎn)便，易于大尺寸生長(zhǎng) 。 鑄造多晶硅和直拉單晶硅的比較見表 自從鑄造多晶硅發(fā)明以后，技術(shù)不斷改進(jìn)，質(zhì)量不斷提高，應(yīng)用也不斷廣泛。 在電池方面， SiN減反射層技術(shù) 、 氫鈍化技術(shù) 、 吸雜技術(shù) 的開發(fā)和應(yīng)用，使得鑄造多晶硅材料的電學(xué)性能
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