杨德仁：铸造单晶技术有望实现更大突破

2019-09-05 14:31

9月5日，2019中国国际光伏技术论坛(CITPV)在杭州举行。中科院院士、浙江大学教授杨德仁在演讲中表示，铸锭晶体硅是太阳能的主要的电池材料，在提高单晶率、降低籽晶成本后，将给产业带来重要突破。

杨德仁指出，直拉硅单晶效率较高且晶格完整，质量较好，但同时由于能耗高，对应的成本也相对较高。从目前的技术现状来看，直拉单晶主要使用的是重复拉晶技术，即将生长完成后的晶体重复拉出，“我们使用的水冷套技术可通过加快冷却速度，缩短生长时间，大幅增加晶体生长长度来降低成本，目前可做到3-4米，生长约4-6根。”

但光衰减是直拉单晶目前尚未克服的一大挑战。核心原因在于晶体生长时使用的SiCi坩埚，“从根本上解决这个问题需要降低氧含量，目前的研究方向主要有两点，一是在现有的SiCi坩埚加高层的二氧化硅或其他涂层，使氧难以进入硅垄体;二是做高纯的碳化硅的SiCi坩埚。”

蜂巢硅片是目前直拉单晶在国际上盛行的一种新技术。杨德仁介绍，将单晶硅片切成六边形，单晶成品棒利用率可增加19%，单晶硅片的非硅成本下降10%以上，并且能够兼容PERC等各种高效电池技术。

铸锭单晶是将直拉与铸造的优势结合之后的新技术，但杨德仁表示，在实际生产过程中铸锭单晶还是会遇到一些问题，“第一是需要新增籽晶的成本，第二是单晶率，第三是高密度位错，第四是材料的利用率，这些问题都是投入产业过程中需要继续克服和解决的问题。我们提出一个方法晶界工程。”

对于高密度错位的问题，杨德仁提出了晶界工程的解决方案。“晶界工程可以抑制它的位错，据我们去年的实验显示，选择∑13a的晶面，可以看到底部到顶部整个的晶界非常清晰，边缘硅锭制备电池的平均效率绝对值提高了0.59%，中心区铸造单晶与直拉单晶效率相差0.05%，达到了直拉单晶的水平。”

“在可预见的将来，硅将是光伏产业的主要基础材料，直拉硅单晶的氧浓度降低和光衰减抑制期待更好解决，铸造单晶技术的单晶率、位错、籽晶问题依然有待突破。”