文档介绍：如何控制和提高
单晶硅片质量
2007年12月
概要
硅材料在光伏产业链的位置
单晶硅片质量影响因素
新工艺路径
关键意识
LONGi质量控制过程简介
有待改进的工作
认识误区
总结及期望
内容
概要
国际市场对中国太阳能光伏产品质量的不信任一直伴随着中国太阳能光伏产业近几年的飞速发展,如不重视并解决这个问题,中国太阳能光伏产业链上的几百家企业将面临严重的发展甚至生存问题。单晶硅片作为这个链条上的一个重要环节,其产品质量的好坏直接影响着太阳能电池组件的内在品质。
单晶硅片的品质对太阳能电池组件品质的相关性在两个层面上体现,一是通过改变大的工艺路线实现对太阳能电池组件品质具备良性影响的方法,如提供FZ、MCZ、掺镓单晶硅片取代传统的掺棚CZ单晶硅片,通过改善硅片本身的内在特性,来实现高的光电转换效率,避免或大幅度减少衰减效应,从而为获得高效低衰减电池提供可能的硅材料;二是在大的工艺路线一定的情况下(目前主要是CZ法),通过此环节中原料处理过程、单晶生长过程及硅片加工过程的有效控制实现此工艺路线下质量有保障的单晶硅片,从而使太阳能电池组件的质量能纳入控制,消除国际市场对中国制造的不良印象,从而提高中国光伏产业链的国际竞争力。
硅材料在光伏产业链的位置
基本功能材料
产业链的中上游
对产业链最终产品的内在质量起决定性影响
目前是主要的成本影响因素,长期看不构成对成本的重要影响
单晶硅片质量影响因素
1、纯度
2、晶体缺陷
及生长工艺控制
3、硅片加工缺陷
●少子寿命
●碳含量
●径向电阻率不均匀性(补偿度)
●晶界、位错、孔洞
●热应力、棒加工表面质量
●电阻率参数控制
●线痕及崩缺
●表面清洗质量
●厚度参数控制
单晶硅片质量影响因素
各生产环节对硅片质量影响程度表
硅片参数
原材料
单晶生长
硅片加工
硅棒加工
型号、掺杂剂(P/B)
/
100%
/
/
晶向<100>±30
/
90%
1%
9%
外形尺寸
/
9%
1%
90%
电阻率范围
/
90%
10%
/
径向电阻率不均匀性
50%
50%
/
/
少数载流子寿命
90%
10%
/
/
碳含量
60%
40%
/
/
氧含量
/
100%
/
/
位错/晶界
/
100%
/
/
厚度范围
/
/
100%
/
总厚度变化(TTV)
/
/
100%
/
弯曲度(BOW)
/
20%
80%
/
弯曲度2(应力片)
/
90%
10%
/
崩边\缺口
/
/
50%
50%
表面质量(线痕\沾污)
/
/
100%
/
单晶硅片质量影响因素
对电池转换效率的影响
●纯度
●晶体结构完整性
●生产控制
◆少子寿命
◆碳含量
◆应力片
◆位错
◆其他参数
电池转换效率
单晶硅片质量影响因素
对效率衰减的影响
●纯度
●晶体生长工艺
●晶体结构完整性
◆少子寿命
◆氧含量
◆硼含量
◆应力片
◆位错
电池效率的衰减
新工艺路径
因硼氧复合体不可避免地导致效率衰减,围绕减低单晶硅中硼、氧含量的目标出现新的工艺方法(PK常规的掺硼CZ单晶硅):
FZ
MCZ
掺镓单晶硅
掺磷单晶硅的应用
上图引自:12th Workshop on Crystalline Silicon Solar Cell Materials and Processes, Breckenridge, Colorado, August 2002LIGHT-INDUCED DEGRADATION IN CZ SILICON SOLAR CELLS:FUNDAMENTAL UNDERSTANDING AND STRATEGIES FOR ITS AVOIDANCEJan Schmidt and Rudolf Hezel