太阳能级多晶硅标准的初探.ppt

太阳能级多晶硅标准的初探

——谈太阳电池对多晶硅材料的要求

厦门大学物与机电工程学院

纲要一、建立SoG-MS标准的重要性二、纯度指标三、半导体参数指标四、结晶学指标五、小结和建议一、建立SoG-MS标准的重要性什么是太阳能级多晶硅(SoG-MS)?显然是能够制备太阳电池的多晶硅材料。自然要问：（1）什么样的多晶硅材料能制备太阳电池？（2）这种材料能制备什么性能的太阳电池？这不但是SoG-MS的标准问题，也是多晶硅太阳电池的基本物理问题。据检索目前国内外没有统一的标准和规范，说明这问题的复杂性，并势必造成材料厂商和电池厂商的矛盾，不利于光伏产业的发展。让我们看看近年来国内外对SoG-MS的标准的报道：1、目前国内外各种太阳能级多晶硅规范信息产业部2006年6月“太阳能电池用多晶硅材料研发及产业化”招标文件，对技术的总体要求：总量0.3ppma即6N~7N（2）863计划建议初稿（05）“千吨级高纯多晶硅生产线工艺关键技术开发”技术经济指标（一）纯度1、电子级多晶硅9N–11N。2、太阳能级多晶硅6N–8N。（二）杂质含量指标1、电子级多晶硅（1）硼≤0.20ppba（2）施主≤0.90ppba（3）碳≤1.0ppma（4）Fe,Cu,Ni和Cr等金属杂质总含量≤30.0ppba2、太阳能级多晶硅达到太阳电池生产要求（3）“十一五”攻关计划（初稿）产品质量考核指标：①电子级多晶硅杂质含量：P≤0.15ppba，B≤0.03ppba，C≤0.1ppma，体内金属杂质≤1.5ppba。②太阳能电池级多晶硅：N型电阻率≥50Ω·cm,P型电阻率≥300Ω·cm，杂质含量：P≤1ppba，Ｂ≤2ppba，C≤1.0ppma，重金属杂质总量（Cu、Fe、Ni、Cr、Zn）≤20ppbw。③低成本、新工艺、新技术研究生产的产品：纯度：6～7个9。06年国家科技支撑计划重点项目“多晶硅材料产业关键技术开发”课题申请指南中低成本多晶硅新工艺技术研究主要考核指标：“形成全流程工艺试验装置，制备的多晶硅产品少子寿命≥10μs，纯度满足太阳能电池要求。经测算，直接生产成本不高于20美元/kg。开发具有自主知识产权的低成本新工艺技术，共申报专利4项以上”。2、国外关于SoG－MS指标的报道（1）2001年4月美国RENL发表的finalreport“productionofSoGSiliconbyRefiningLiquidMGSilicon”最终报告（RENL/SR－520－30716）结论中指出：可将B从20－60ppma别降到0.3ppma,P从20－60ppma别降到7ppma.但太阳电池制备要求：P为1ppma其它元素总量：0.1ppma低成本MG经过物理冶金法提纯后，分别经过Cz和Fz制备电池效率分别为：12.5%和13.4%，没有光衰减现象。（2）日本Kawasakidori1-chome,JFESteelco.(川崎制铁)数据来源：ProgressinPhotovoltaics:Researchandapplications,2001；9；203－209Intern.WorkshoponSicienceandTechnologyofCrystallineSiSolarCells2-3Oct.2006,Sendai,Japan原料：MG－Si：99.5％；第一阶段：P10ppmw,其它杂质0.1ppmw工艺：物理冶金法－电子束除P，酸洗，离子束氧化去B，定向凝固除金属等。目标（Target)：如表所述，P－型。结果（SOG－Si）：如表所述－P~0.1ppm,B0.1ppm,O1ppm,C3ppm其它金属元素总量0.1ppm定向凝固前纯度6N(C不计）,电阻率～1Ωcm,少子寿命～25μs，少子扩散长度~150μm光电转换效