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多晶硅与单晶硅的扩散分析

导读: 多晶硅片是由很多不同的单晶硅组成,各单晶晶粒晶向不同,形状也不规则。同一晶粒内部原子排列呈周期性和有序性。多晶硅与单晶硅的主要区别是不同晶向的晶粒间存在晶界。晶粒间结构复杂,硅原子无序排列,可能存在深能级缺陷的杂质。

  一、多晶硅电池与单晶硅电池的比较

  1954年,美国贝尔实验室研制成功第一块单晶硅太阳电池,开创了人类太阳能的新纪元。1998年世界范围内多晶硅太阳电池产量79.9MW,首次超过了单晶硅太阳电池产量(75MW),而且连续三年持续增长,至2001年多晶硅太阳电池的市场份额已达52%,远远超过单晶硅太阳电池35%的市场份额。目前世界上单晶硅太阳电池的最高转化效率早就达到24.7% ,高于2004年由德国人制造的20.3%的多晶硅太阳电池最高效率。生产线上单晶硅太阳电池的效率高于多晶硅太阳电池效率约1个百分点。多晶硅太阳电池与单晶硅太阳电池相比有如下特点:

  (1)比起单晶硅,多晶硅硅片更适合用纯度相对较低的原材料,且有更大的装填量,目前常见的多晶硅锭达到250~270千克。

  (2)多晶硅太阳电池是标准正方形,与准方形的单晶硅太阳电池相比多晶硅太阳电池在组件封装有更高的占空比。

  (3)制备多晶硅晶锭比制备单晶硅晶锭耗费更少的能量,相同时间内可冷凝更多的多晶硅晶锭,生产效率更高。

  (4)多晶硅和单晶硅太阳电池内在品质和在同一环境下的使用寿命相同。

  (5)单晶硅太阳电池较易实现薄片制备,而多晶硅太阳电池则较难实现薄片制备。单晶硅与多晶硅太阳电池各有优缺点,目前两种电池都在并行发展。

  多晶硅片是由很多不同的单晶硅组成,各单晶晶粒晶向不同,形状也不规则。同一晶粒内部原子排列呈周期性和有序性。多晶硅与单晶硅的主要区别是不同晶向的晶粒间存在晶界。晶粒间结构复杂,硅原子无序排列,可能存在深能级缺陷的杂质。一方面,界面耗尽了晶界附近的载流子形成具有一定宽度的耗尽层和势垒;另一方面,作为复合中心浮获电子和空穴。晶界势垒阻碍载流子的传输,增大了串联电阻;晶界的复合损失减低了收集率,增加了暗电流;对填充因子不利,对开路电压和短路电流也不利。还有,晶粒晶界内存在相对较多的杂质,形成漏电电流降低电池的并联电阻。同一多晶硅硅片的晶粒越小晶界越多,增大晶粒尺寸可以减少晶界的量,提高多晶硅的性能。

  鉴于多晶硅的以上结构特点。多晶硅太阳电池制作过程中各个环节均与单晶硅太阳电池的制作具备不同的特点。

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