【技术】硅晶体的制备与表征技术探究
发布日期:2023-04-19 23:40
七年前,在光伏低成本化浪潮的推展下,铸锭多晶硅凭借其非常简单、廉价的制取技术异军突起,代替哥特人单晶硅沦为国内晶硅的主流。在经历了铸锭单晶(又称类单晶或定单晶)的昙花一现后,后来居上的高效多晶技术已独领风骚三四年,沦为“又红又专”的晶硅产品颇受青睐。
晶硅末端缺少类似于电池效率和组件功率一样的准确性能密切相关的参数,是沦为制约其了解发展的一个短板。本文尝试对铸锭多晶、铸锭单晶和高效多晶的晶体微结构、缺失产于及生长机理等展开系统对比,分析晶体生长方式对晶体微结构的起到规律。对现有及潜在的晶硅密切相关技术,本文亦展开了详尽的辩论。
1.各种硅晶体的较为 区熔(Floatzone,全称FZ)单晶硅,因其相似零缺陷的特征,仍然被作为最极致的硅晶体而不存在,其有效地体少子寿命可高约10ms。为了尽量减少体填充的阻碍,体现电池结构设计的贡献,科学家们往往使用FZ单晶硅片作为衬底来制取高效单晶硅电池。
比如,赵建华博士维持了单晶硅电池世界纪录约十六年之久的25%切换效率即是基于FZ硅片衬底[2,3]。FZ高昂的制取成本,使其应用于不能被容许在实验室内。
哥特人(Czochralski,全称CZ)单晶硅是半导体行业成熟期的产品,相比FZ单晶,CZ单晶的成本更加接地气,能在一定规模上应用于执着低成本的光伏行业。但由于石英坩埚和石墨热场的应用于,CZ单晶内的氧碳杂质不可避免地作为非金属杂质缺失不存在。
铸锭单晶,又称类单晶或定单晶,是一种使用单晶硅块作为籽晶诱导、用于定向凝结技术来生长无晶界硅晶体的方法。类单晶虽享有单晶的外观,但硅片体内的晶格和杂质含量仍十分低。
在2011年,类单晶疯狂整个光伏硅晶体行业,但终因其无法完全解决的具有有所不同晶向瑕疵的外观以及缺失较慢细胞分裂的内在因素,再加其须要用于较便宜的单晶硅块籽晶造成的成本劣势,最后没能顺利在行业内转化成推展。铸锭多晶,制取技术非常简单,完全享有所有种类的缺失,如高密度晶格、高密度晶界、高浓度的金属和碳杂质等,虽具备较低的晶体品质但同时也兼备低成本优势,以多达30GW的生产能力优势沦为国内晶硅市场的主流。
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