太阳能级硅的提纯工艺

高纯硅的制备一般首先由硅石（SiO2）制得工业硅（粗硅），再制成高纯的多晶硅，最后拉制成半导体材料硅单晶。???? 工业上是用硅石（SiO2）和焦炭以一定比例混合，在电炉中加热至1600~1800℃而制得纯度为95%~99%的粗硅，其反应如下：SiO2+2C=Si+2CO????粗硅中一般含有铁、铝、碳、硼、磷、铜等杂质，这些杂质多以硅化构成硅酸盐的形式存在，为了进一步提高工业粗硅的纯度，可采用酸浸洗法，使杂质大部分溶解（有少数的碳化硅不溶）。其生产工艺过程是：将粗硅粉碎后，依次用盐酸、王水、（HF+H2SO4）混合酸处理，最后用蒸馏水洗至中性，烘干后可得含量为99.9%的工业粗硅。???? 高纯多晶硅的制备方法很多，据布完全统计有十几种，但所有的方法都是从工业硅（或称硅铁，因为含铁较多）开始，首先制取既易提纯又易分解（即还原）的含硅的中间化合物如SiCl4、SiHCl3、SiH4等，再使这些中间化合物提纯、分解或还原成高纯度的多晶硅???? ???? 目前我国制备高纯硅多晶硅主要采用三氯氢硅氢还原法、硅烷热解法和四氯化硅氢还原法。一般说来，由于三氯氢硅还原法具有一定优点，目前比较广泛的被应用。此外，由于SiH

Vol.29No.5May2008铸造技术

FOUNDRYTECHNOLOGY

今日铸造 Today sFoundry

太阳能级多晶硅定向凝固技术的研究进展

武冠男,张 军,刘 林,傅恒志

(西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072)

摘要:随着太阳能光伏产业在全球范围内的迅猛发展,作为太阳能电池最基础的原材料 高纯多晶硅,在全球范围内严重短缺,迫切需要发展一种高效率低成本的太阳能级多晶硅的制备方法。在各种生产多晶硅的方法中,定向凝固多晶硅因其成本低、环境污染小,工艺相对简单、成熟,且能直接使用冶金级硅为原料的特点,被寄予很大的希望来实现大规模太阳能级硅的生产。本文综合评述近年来太阳能级多晶硅定向凝固技术的研究进展,着重阐述冶金级硅中磷和硼的提纯,以及多晶硅定向凝固组织和缺陷的控制,并提出今后的研究发展方向。关键词:太阳能级多晶硅;定向凝固;提纯

中图分类号:TG244+.3 文献标识码:A 文章编号:1000 8365(2008)05 0673 05

ResearchProgressofDirectionalSolidificationTechnology

forSolarGradeMulticry

单晶硅太阳能电池

1. 基本 结构

2.太阳能电池片的化学清洗工艺

切片要求：①切割精度高、表面平行度高、翘曲度和厚度公差小。②断面完整性好，消除拉丝、刀痕和微裂纹。③提高成品率，缩小刀(钢丝)切缝，降低原材料损耗。④提高切割速度，实现自动化切割。 具体来说太阳能硅片表面沾污大致可分为三类：

1、有机杂质沾污： 可通过有机试剂的溶解作用，结合兆声波清洗技术来去除。

2、颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或兆声波清洗技术来去除粒径 ≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除 ≥ 0.2 μm颗粒。

3、金属离子沾污：该污染必须采用化学的方法才能将其清洗掉。硅片表面金属杂质沾污又可分为两大类： （1）、沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。 （2）、带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。

1、用 H2O2作强氧化剂，使“电镀”附着到硅表面的金属离子氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。

2、用无害的小直径强正离子（如H+），一般用HCL作为H+的来源，替代吸附在硅片表面的金属离子，使其溶解于清洗液中，从而清除金属离子。 3、用大量去离子水进行超声波清洗，以排除溶液中

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ICS 29.045 H 82

DB63

海

省

地

方

标

准

青

DB 63/ T991—2011

太阳能级直拉单晶硅圆棒质量要求

Quality requirments of direct-pull monosilicon stick in solar grade

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（报批稿）

2011 - 04 - 11发布 2011 - 05 - 01实施

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前 言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由青海华硅能源有限公司提出并负责解释。

本标准由西宁经济技术开发区东川工业园区管委会归口。 本标准起草单位：青海华硅能源有限公司。

本标准主要起草人：张治民、雷光辉、李治明、付亚惠、冯全来、武超。

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太阳能级直拉单晶硅圆棒质量要求

1 范围

本标准规定了太阳能级直拉单晶硅圆棒的质量要求。 本标准适用于太阳能级直拉单晶硅圆棒的检验。 2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最

晶体硅太阳能电池生产工艺流程图

电池片工艺流程说明：

(1)清洗、制绒：首先用化学碱（或酸）腐蚀硅片，以去除硅片表面机械损伤层，并进行硅片表面织构化，形成金字塔结构的绒面从而减少光反射。现在常用的硅片的厚度在 180μm 左右。去除硅片表面损伤层是太阳能电池制造的第一道常规工序。 (2)甩干：清洗后的硅片使用离心甩干机进行甩干。

(3)扩散、刻蚀：多数厂家都选用P型硅片来制作太阳能电池，一般用POCl3液态源作为扩散源。扩散设备可用横向石英管或链式扩散炉,进行磷扩散形成P-N结。扩散的最高温度可达到850-900℃。这种方法制出的PN结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于10％，少子寿命大于10 微秒。扩散过程遵从如下反应式：

4POCl3＋3O2（过量）→ 2P2O5＋2Cl2（气）2P2O5＋5Si → 5SiO2 + 4P 腐蚀磷硅玻璃和等离子刻蚀边缘电流通路，用化学方法除去扩散生成的副产物。SiO2 与HF生成可溶于水的SiF62-，从而使硅表面的磷硅玻璃（掺P2O5的SiO2） 溶解，化学反应为：

SiO2 ＋6HF → H2（SiF6）＋2H2O

(4)减反射膜沉积：采用等离子体增强型化学气相沉积(PECVD: Plasm

晶体硅太阳能电池的种类及特点

太阳能电池已经有30多年的发展历史。目前世界各国研制的硅太阳能电池种类繁多，；主要系列有单晶、多晶、非晶硅几种。其中单晶硅太阳能电池占50％，多晶硅电池占20％、非晶占30％。我国光伏发电发展需解决的关键问题。太阳能光伏发电发展的瓶颈

是成本高。为此，需加大研发力度，集中在降低成本和提高效率的关键技术上有所突破，主要包括：a)晶体硅电池技术。降低太阳硅材料的制备成本：开发专门用于晶体硅太阳

能电池的硅材料，是生产高效和低成本太阳电池的基本条件；同时实现硅材料国产化和

提高性能，从产业链的源头，抓好降低成本工作。提高电池／组件转换效率：高效钝化

技术，高效陷光技术，选择性发射区，背表面场，细栅或者单面技术，封装材料的最佳

折射率等高效封装技术等。光伏技术的发展以薄膜电池为方向，高效率、高稳定性、低

成本是光伏电池发展的基本原则。

单晶硅在太阳能的有效利用当中，太阳能光电利用是近些年来发展最快，也是最具

活力的研究领域。而硅材料太阳能电池无疑是市场的主体，硅基(多晶硅、单晶硅)太阳

能电池占80％以上，每年全世界需消费硅材料3000t左右。生产太阳能电池用单晶硅，

虽然利润比较低，但是市场需求量大，供不应求，如果进行规模化生产，其利润仍然

一.引言：

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。??

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006年全球太阳能电池安装规模已达1744MW，较2005年成长19％，整个市场产值已正式突破100亿美元大关。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW，较2006年增长了56%。

中国对太阳能电池的研究起步于1958年，20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。2002年后，欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应

太阳能电池

第３３卷第６期２００７年１１月

中国测试技术

ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．６Ｎｏｖ．２００７

晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法

周春兰，王文静

（中国科学院电工研究所，北京１０００８０）

摘

要：少数载流子寿命（简称少子寿命）是半导体晶体硅材料的一项重要参数，它对半导体器件的性能、晶体硅太阳

能电池的光电转换效率都有重要的影响。分别介绍了常用的测量晶体硅和晶体硅太阳电池少子寿命的各种方法，包括微波光电导衰减法（ＭＷ－ＰＣＤ），准稳态光电导方法（ＱＳＳＰＣ），表面光电压（ＳＰＶ），ＩＲ浓度载流子浓度成像（ＣＤＩ），调制自由载流子吸收（ＭＦＣＡ）和光束（电子束）诱导电流（ＬＢＩＣ，ＥＢＬＣ），并指出了各种方法的优点和不足。关键词：晶体硅；太阳能电池；少子寿命；微波光电导衰减；准稳态光电导；表面光电压中图分类号：Ｏ７８５，Ｏ７７

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－４９８４（２００７）０６－００２５－０７

Ｌｉｆｅｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｍｉｎｏｒｉｔｙｃａｒｒｉｅｒｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ

ＺＨＯＵＣｈｕｎ－ｌａｎ，ＷＡＮＧＷｅｎ－ｊｉｎｇ

（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃ

单晶硅太阳电池工艺

P型单晶硅太阳电池 工艺

单晶硅太阳电池工艺

目录 Test wafers Texturing Cleaning before diffusion Diffusion Edge isolation and remove PSG PECVD Screen printing and firing SE solar cells introduce

joe

单晶硅太阳电池工艺

来料检验

现在有的电池生产公司会有这 道生产工序，因为优质硅片在市场上 常常处于“有价无市”的状态，缺货 严重，许多硅片制造商经常会用硅棒 的“头尾料”来以次充好，卖给下游 电池制造商，所以加上这道工序用来 检验硅片的质量。 此道工序主要检验硅片的厚度、 少子寿命、表面平整度、是否有微裂 纹、电阻率、表面油污等，同时具有 插片功能，可将硅片插入25片一盒的 晶片盒中。我所知的设备供应商是韩 国的fortix公司。这种设备插片速度不 是很快，所以平时也只是用来做抽查 检验，大部分硅片还是手工插入晶片 盒流入下一工序。3

joe

单晶硅太阳电池工艺

texturing 第二道工序是制 绒。为了提高单晶硅 太阳电池的光电转换 效率,工业生产中通 常采用碱

太阳能电池

第３３卷第６期２００７年１１月

中国测试技术

ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．６Ｎｏｖ．２００７

晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法

周春兰，王文静

（中国科学院电工研究所，北京１０００８０）

摘

要：少数载流子寿命（简称少子寿命）是半导体晶体硅材料的一项重要参数，它对半导体器件的性能、晶体硅太阳

能电池的光电转换效率都有重要的影响。分别介绍了常用的测量晶体硅和晶体硅太阳电池少子寿命的各种方法，包括微波光电导衰减法（ＭＷ－ＰＣＤ），准稳态光电导方法（ＱＳＳＰＣ），表面光电压（ＳＰＶ），ＩＲ浓度载流子浓度成像（ＣＤＩ），调制自由载流子吸收（ＭＦＣＡ）和光束（电子束）诱导电流（ＬＢＩＣ，ＥＢＬＣ），并指出了各种方法的优点和不足。关键词：晶体硅；太阳能电池；少子寿命；微波光电导衰减；准稳态光电导；表面光电压中图分类号：Ｏ７８５，Ｏ７７

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－４９８４（２００７）０６－００２５－０７

Ｌｉｆｅｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｍｉｎｏｒｉｔｙｃａｒｒｉｅｒｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ

ＺＨＯＵＣｈｕｎ－ｌａｎ，ＷＡＮＧＷｅｎ－ｊｉｎｇ

（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃ