太阳电池硅锭生产技术.pdfVIP

专 题 SpecialSubject 专题文章之四 太阳电池硅锭生产技术 中国光电技术发展中心 吴建荣 杨佳荣 昌金铭 摘 要 本文简要介绍了目前世界上几种主要的太阳电池单/多晶硅锭生产技术，并分析了它们的优缺点。 关键词 太阳电池 单晶硅 多晶硅 硅锭生产 0 引言 熔化，待温度合适后，经过将籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、转肩、 目前世界太阳电池产业高速发展，在所有安装的太阳电 等径、收尾等步骤，完成一根单晶硅锭的拉制。炉内的传热、传 池中，超过90%以上的是晶体硅太阳电池，因此位于产业链前 质、流体力学、化学反应等过程都直接影响到单晶的生长及生 端的硅锭/片的生产对整个太阳电池产业有着很重要的作用。 长成的单晶的质量，拉晶过程中可直接控制的参数有温度场、 太阳电池硅锭主要有单晶硅锭和多晶硅锭，这两种硅锭各有 籽晶的晶向、坩埚和生长成的单晶的旋转及提升速率，炉内保 优缺点，单晶硅做成的电池效率高，但硅锭生产效率低，能耗 护气体的种类、流向、流速、压力等。 大；多晶硅电池效率比单晶硅低一些，但硅锭生产效率高，在规 1.2 区熔法（FZ法） 模化生产上较有优势。目前国际上以多晶硅硅锭生产为主，而 CZ法是将硅料全部熔化后，由一点开始结晶，通常这样的 国内由于人工成本低，国产单晶炉价格低，因此国内单晶硅硅 提纯只能进行一次。区域熔化则是对锭条的一部份进行熔化， 锭的产能比多晶硅大得多。 熔化的部分称为熔区，当熔区从头到尾移动一次后，杂质随熔 1 太阳电池单晶硅锭生产技术 区移到尾部。利用这种方法可以进行多次提纯，一次一次移动 1.1 切克劳斯基法（CZ法） 熔区以达到最好的提纯效果，但由于液固相转变温度高，能耗 CZ法是利用旋转着的籽晶从坩埚中的熔体中提拉制备出 大，多次区熔提纯成本高。区熔法有水平区熔和悬浮区熔，前者 单晶的方法，又称直拉法。目前国内太阳电池单晶硅硅片生产 主要用于锗提纯及生长锗单晶，硅单晶的生长则主要采用悬 厂家大多采用这种技术。 浮区熔法，生长过程中不使用坩埚，熔区悬浮于多晶硅棒和下 其基本原理如图1所示。多晶硅硅料置于坩埚中经加热 方生长出的单晶之间，见图2。由于悬浮区熔时，熔区呈悬浮状 Floating-ZoneProcess 籽晶轴转动 Polysilicon Holder Ingot Polycrystal 保护气 MeltingZone 籽晶轴 InductionCoil Silicon 真空泵