硅具有晶界、高密度的位错、微缺陷和相对较高的杂质浓度,从而降低了太阳电池的光电转换效率。利用铸造技术制备多晶硅,称为铸造多晶硅(multicrystallinesilicon,Mc-Si)。铸造多晶硅中含有大量的晶粒、晶界、位错和杂质,但由于省去了高费用额晶体拉制过程,所以相对成本较低,而且能耗也较低,在国际上的到了广泛应用。晶体性质直拉硅单晶铸造多晶硅晶体形态单晶大颗粒多晶晶体质量无位错高密度位错能耗/(kW·h/kg)>100约16晶体大小约300mm>700mm晶体形状圆形方形电池效率/%15~1714~16铸造多晶硅和直拉单晶硅的比较自从铸造多晶硅发明以后,技术不断改进,质量不断提高,应用也不断广泛。在材料制备方面,平面固液相技术和氮化硅涂层技术等技术的应用、材料尺寸的不断加大。在电池方面,SiN减反射层技术、氢钝化技术、吸杂技术的开发和应用,使得铸造多晶硅材料的电学性能有了明显改善,其太阳电池的光电转换率也得到了迅速提高。由于铸造多晶硅的优势,世界各发达国家都在努力发展其工业规模。自20世纪90年代以来,国际上新建的太阳电池和材料的生产线大部分是铸造多晶硅生产线,相信在今后会有更多的铸造多晶硅材料和电池生产线投入应用。目前,铸造多晶硅已占太阳电池材料的53%以上,成为最主要的太阳电池材料。铸锭浇注法定向凝固法磁感应加热连续铸造(EMCP)在一个坩埚内将硅原料溶化,然后浇铸在另一个经过预热的坩埚内冷却,通过控制冷却速率,采用定向凝固技术制备大晶粒的铸造多晶硅。直接熔融定向凝固法,简称直熔法。在坩埚内直接将多晶硅溶化,然后通过坩埚底部的热交换等方式,使得熔体冷却,采用定向凝固技术制造多晶硅——热交换法(HeatExchangeMethod,HEM)。在坩埚内直接将多晶硅溶化,然后将坩埚以一定的速度移出热源区域,从而建立起定向凝固的条件——布里曼法(Bridgman)。
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