半導(dǎo)體(電子)及太陽(yáng)能電池材料多晶硅

在簡(jiǎn)述太陽(yáng)能電池原理和發(fā)展的基礎(chǔ)上,分析了太陽(yáng)能電池用多晶硅的生產(chǎn)方法.認(rèn)為:改良的熔鹽電解法和熔鹽三層電解精煉法有可能直接制取太陽(yáng)能級(jí)多晶硅,此法一旦研究成功,將大幅度地降低太陽(yáng)能級(jí)多晶硅生產(chǎn)成本,應(yīng)引起人們的關(guān)注.

多晶硅太陽(yáng)能電池 摘要 在全球氣候變暖、人類生態(tài)環(huán)境惡化、常規(guī)能源短缺并造成環(huán)境污染的 形勢(shì)下，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略普遍被世界各國(guó)接受。光伏能源以其具有充分的清 潔性、絕對(duì)的安全性、資源的相對(duì)廣泛性和充足性、長(zhǎng)壽命以及免維護(hù)性等 其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新能源。 由于不可再生能源的減少和環(huán)境污染的雙重壓力，使得光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā) 展；太陽(yáng)電池的發(fā)展也日新月異。太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程，詳細(xì)介紹了多晶 硅太陽(yáng)能電池的各種工藝，多晶硅太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，以及多晶硅的 制備方法，并展望了多晶硅太陽(yáng)能電池的研究趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：多晶硅太陽(yáng)能電池發(fā)展趨勢(shì) 1 多晶硅太陽(yáng)能電池 目錄 緒言............................................................3 一.太陽(yáng)能電池概述..................

多晶硅太陽(yáng)能電池制作工藝概述 [雁舞白沙發(fā)表于2005-10-1618:11:00] 孫鐵囤陳東崔容強(qiáng)袁嘵 上海交通大學(xué)應(yīng)用物理系太陽(yáng)能所上?？臻g電源研究所 摘要大規(guī)模開發(fā)和利用光伏太陽(yáng)能發(fā)電,提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低生 產(chǎn)成本是其核心所在，由于近十年人們對(duì)太陽(yáng)電池理論認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深入、生產(chǎn) 工藝的改進(jìn)、ic技術(shù)的滲入和新電池結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，電池的轉(zhuǎn)換效率得到較大的 提高，大規(guī)模生產(chǎn)上，多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率已接近單晶硅電池，在非晶硅電池 穩(wěn)定性問(wèn)題未取得較大進(jìn)展時(shí)，多晶硅電池受到人們的關(guān)注，其世界產(chǎn)量已接近 單晶硅，本文對(duì)目前多晶硅太陽(yáng)電池的工藝發(fā)展分別從實(shí)驗(yàn)室工藝和規(guī)?；a(chǎn) 兩個(gè)方面作了比較系統(tǒng)的描述。 1緒論 眾所周知，利用太陽(yáng)能有許多優(yōu)點(diǎn)，光伏發(fā)電將為人類提供主要的能源，但目前 來(lái)講，要使太陽(yáng)能發(fā)電具有較大的市場(chǎng)，被廣大的消費(fèi)

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利用最先進(jìn)的光譜分析技術(shù),并結(jié)合現(xiàn)有的高效太陽(yáng)能電池,美國(guó)德拉瓦大學(xué)研制成功新型多晶硅太陽(yáng)能電池,其光電轉(zhuǎn)化效率是目前最先進(jìn)光伏太陽(yáng)能電池的兩倍,美國(guó)政府正積極推進(jìn)這項(xiàng)新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

多晶硅太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展

太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換原理主要是利用太陽(yáng)光射入太陽(yáng)能電池后產(chǎn)生電子電洞對(duì)，利用 p-n接面的電場(chǎng)將電子電洞對(duì)分離,利用上下電極將這些電子電洞引出，從而產(chǎn)生電流。整個(gè) 生產(chǎn)流程以多晶硅切片為原料，制成多晶硅太陽(yáng)能電池芯片。處理工藝主要有多晶硅切片清 洗、磷擴(kuò)散、氧化層去除、抗反射膜沉積、電極網(wǎng)印、燒結(jié)、鐳射切割、測(cè)試分類包裝等。 生產(chǎn)工藝主要分為以下過(guò)程： ⑴表面處理（多晶硅片清洗、制絨） 與單晶硅絨面制備采用堿液和異丙醇腐蝕工藝不同，多晶硅絨面制備采用氫氟酸和硝 酸配成的腐蝕液對(duì)多晶硅體表面進(jìn)行腐蝕。一定濃度的強(qiáng)酸液對(duì)硅表面進(jìn)行晶體的各相異性 腐蝕，使得硅表面成為無(wú)數(shù)個(gè)小“金字塔”組成的凹凸表面，也就是所謂的“絨面”，以增 加了光的反射吸收，提高電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率。從電鏡的檢測(cè)結(jié)果看，小“金字塔” 的底邊平均約為10um。主要反應(yīng)式為： 32234hno4no

多晶硅太陽(yáng)能電池制作工藝概述 多晶硅太陽(yáng)能制作工藝概述 摘要大規(guī)模開發(fā)和利用光伏太陽(yáng)能發(fā)電,提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低生產(chǎn)成本是其核心 所 在，由于近十年人們對(duì)太陽(yáng)電池理論認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深入、生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、ic技術(shù)的滲入和新電 池 結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，電池的轉(zhuǎn)換效率得到較大的提高，大規(guī)模生產(chǎn)上，多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率已接近單 晶 硅電池，在非晶硅電池穩(wěn)定性問(wèn)題未取得較大進(jìn)展時(shí)，多晶硅電池受到人們的關(guān)注，其世界產(chǎn)量 已 接近單晶硅，本文對(duì)目前多晶硅太陽(yáng)電池的工藝發(fā)展分別從實(shí)驗(yàn)室工藝和規(guī)模化生產(chǎn)兩個(gè)方面作 了 比較系統(tǒng)的描述。 1緒論 眾所周知，利用太陽(yáng)能有許多優(yōu)點(diǎn)，光伏發(fā)電將為人類提供主要的能源，但目前來(lái)講，要使太陽(yáng) 能 發(fā)電具有較大的市場(chǎng)，被廣大的消費(fèi)者接受，提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本應(yīng)該 是 我們追求的最大目標(biāo)，從目前國(guó)際太陽(yáng)電池的發(fā)展過(guò)程可以看出其發(fā)展趨勢(shì)為單晶硅、

大規(guī)模開發(fā)和利用光伏太陽(yáng)能發(fā)電,提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低生產(chǎn)成本是其核心所在,由于近十年人們對(duì)太陽(yáng)電池理論認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深入、生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、ic技術(shù)的滲入和新電池結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),電池的轉(zhuǎn)換效率得到較大的提高,大規(guī)模生產(chǎn)上,多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率已接近單晶硅電池,在非晶硅電池穩(wěn)定性問(wèn)題未取得較大進(jìn)展時(shí),多晶硅電池受到人們的關(guān)注,其世界產(chǎn)量已接近單晶硅,本文對(duì)目前多晶硅太陽(yáng)電池的工藝發(fā)展分別從實(shí)驗(yàn)室工藝和規(guī)?；a(chǎn)兩個(gè)方面作了比較系統(tǒng)的描述。

廈門大學(xué)采用氧化鋅和硒化鋅兩種寬帶隙半導(dǎo)體材料，成功研制出一種新型太陽(yáng)能電池，大大穩(wěn)定了太陽(yáng)能電池的性能并延長(zhǎng)了其使用壽命，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了寬帶隙半導(dǎo)體在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。

單晶硅太陽(yáng)能電池與多晶硅太陽(yáng)能電池區(qū)別和共同點(diǎn) 單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格排列成 許多晶核，如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶 核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在 物理性質(zhì)方面。例如在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面，多晶硅均不如單晶硅。多晶 硅可作為拉制單晶硅的原料。單晶硅可算得上是世界上最純凈的物質(zhì)了，一般的 半導(dǎo)體器件要求硅的純度六個(gè)9以上。大規(guī)模集成電路的要求更高，硅的純度必 須達(dá)到九個(gè)9。目前，人們已經(jīng)能制造出純度為十二個(gè)9的單晶硅。單晶硅是電 子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。 多晶硅是制造單晶硅的原料。 單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化的效率更高些！ 單晶硅與多晶硅的區(qū)別在于它們的原子結(jié)構(gòu)排列單晶是有序排列多晶是 無(wú)序排列主要是有它們的

以太陽(yáng)能電池產(chǎn)品鏈的發(fā)展為切入點(diǎn),闡述了國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,并提出了國(guó)內(nèi)太陽(yáng)電池用多晶硅材料國(guó)產(chǎn)化的設(shè)想與思考。

日本計(jì)劃增產(chǎn)太陽(yáng)能電池用多晶硅材料

美國(guó)研究人員日前發(fā)現(xiàn)了一種新方法,可廉價(jià)制備能替代傳統(tǒng)硅晶體制造太陽(yáng)能電池的新材料。這種材料能更高效地將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能,有望成為下一代太陽(yáng)能電池的制造材料。美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)日前在美國(guó)《化學(xué)》雜志上發(fā)表報(bào)告稱,有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦材料可使用類似于報(bào)紙印刷的卷軸式制造方法,從而實(shí)現(xiàn)大量、低成本生產(chǎn)。

1 單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽(yáng)能電池的區(qū)別 太陽(yáng)能電池最早問(wèn)世的是單晶硅太陽(yáng)能電池。硅是地球上極豐富的一種元素，幾乎遍地都有硅的 存在，可說(shuō)是取之不盡，用硅來(lái)制造太陽(yáng)能電池，原料可謂不缺。但是提煉它卻不容易，所以人 們?cè)谏a(chǎn)單晶硅太陽(yáng)能電池的同時(shí)，又研究了多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅太陽(yáng)能電池，至今商業(yè) 規(guī)模生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池，還沒(méi)有跳出硅的系列。其實(shí)可供制造太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體材料很多，隨 著材料工業(yè)的發(fā)展、太陽(yáng)能電池的品種將越來(lái)越多。目前已進(jìn)行研究和試制的太陽(yáng)能電池，除硅 系列外，還有硫化鎘、砷化鎵、銅銦硒等許多類型的太陽(yáng)能電池，舉不勝舉，以下介紹幾種較常 見的太陽(yáng)能電池。 單晶硅太陽(yáng)能電池 單晶硅太陽(yáng)能電池是當(dāng)前開發(fā)得最快的一種太陽(yáng)能電池，它的構(gòu)成和生產(chǎn)工藝已定型，產(chǎn)品已廣 泛用于宇宙空間和地面設(shè)施。這種太陽(yáng)能電池以高純的單晶硅棒為原料，純度要求99.999％。 為了降低生產(chǎn)成本

作為一種低耗、高效的有機(jī)光伏器件,異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽(yáng)能電池具有成本低、重量輕、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn),已引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。設(shè)計(jì)并合成性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)新穎的有機(jī)/聚合物電子給體和電子受體材料、提高光電轉(zhuǎn)換率是太陽(yáng)能電池研發(fā)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文簡(jiǎn)要介紹了異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)和工作原理,從聚對(duì)苯撐乙烯衍生物、苯并噻吩類以及苯并噻二唑類聚合物三個(gè)方面系統(tǒng)地綜述了有機(jī)太陽(yáng)能電池給體材料的研究進(jìn)展。同時(shí),依據(jù)有機(jī)太陽(yáng)能電池受體材料的發(fā)展歷程,較全面闡述了富勒烯衍生物、9,9聯(lián)亞芴基衍生物和苝二酰亞胺衍生物三類受體材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其在有機(jī)光伏器件中的應(yīng)用與發(fā)展。最后,對(duì)異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽(yáng)能電池發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景做了展望。

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夏普將上市模塊轉(zhuǎn)換效率達(dá)14．4％，用于日本國(guó)內(nèi)住宅的多晶硅太陽(yáng)能電池模塊“nd-191av”。在提高轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)，還擴(kuò)大了可在屋頂設(shè)置的范圍，與以前產(chǎn)品相比，屋頂可設(shè)置容量平均達(dá)1．5倍。高效率的實(shí)現(xiàn)，得益于表面電極結(jié)構(gòu)的變更。太陽(yáng)能電池的電極由較租的busbar電極和較細(xì)的finger電極構(gòu)成。此次，將busbar電極從原來(lái)的2條增加到3條，同時(shí)還減小了所有電極的寬度。

來(lái)自新加坡南陽(yáng)理工大學(xué)的研究人員展示了一種新材料，它能在白天用作太陽(yáng)能電池而在晚上用作發(fā)光板。他們聲稱由于簡(jiǎn)化了制造工藝使其能在室溫下使用，用新型高質(zhì)量鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料制成的太陽(yáng)能電池比用硅制造的便宜5倍，它既能用作高效廉價(jià)的太陽(yáng)能電池板，也能作為下一代觸摸顯示屏。

隨著多晶硅產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,多晶硅生產(chǎn)中的環(huán)境問(wèn)題日益受到人們的關(guān)注。我國(guó)制備高純多晶硅的主流技術(shù)是改良西門子法,物理冶金法制備高純多晶硅企業(yè)有1～2家,是今后可能的發(fā)展方向之一。全面系統(tǒng)分析了改良西門子法和物理冶金法多晶硅生產(chǎn)中的產(chǎn)污環(huán)節(jié)、污染物種類及排污情況,為核算多晶硅產(chǎn)業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)提供實(shí)踐基礎(chǔ)。

據(jù)美國(guó)“技術(shù)評(píng)論”網(wǎng)站報(bào)道，麻省理工學(xué)院（mit）科學(xué)家最近發(fā)明了可大幅提高多晶硅太陽(yáng)能電池效率，同時(shí)維持低成本的方法。他們同時(shí)成立了一家名為1366的技術(shù)公司以將這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化。

尚德太陽(yáng)能電力宣布將開始量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率為18.8％的單晶硅太陽(yáng)能電池單元和17.2％的多晶硅太陽(yáng)能電池單元。這些新品將采用尚德的pluto技術(shù)，不僅降低了電池單元表面的光反射，在陽(yáng)光不直接照射的時(shí)段亦能集光，還使用新的布線方式，從而擴(kuò)大了受光面積，提升轉(zhuǎn)換效率。尚德還將強(qiáng)化pluto技術(shù)的開發(fā)，力爭(zhēng)在今后2年內(nèi)，在太陽(yáng)能電池單元的轉(zhuǎn)換效率方面，使單晶硅型達(dá)到20％、多晶硅型達(dá)到18％。