太陽能級硅提純技術與裝備

內容概要

　　本書共分9章，內容包括：太陽能級硅材提純技術與裝備概述，硅的特性及太陽能級硅雜質的相關標準，太陽能級硅化學法與冶金法提純技術的簡介，冶金法生產太陽能級硅原料要求及其處理技術，太陽能級硅冶金制備的物理化學基礎概論，太陽能級硅冶金提純主設備及輔助裝置，單晶硅與多晶硅鑄錠制備工藝技術概述，定向凝固在太陽能級硅生產技術中的應用，太陽能級硅的檢測及其裝置。本書反映了作者近年來的科研成果，并歸納總結了國內外有關太陽能級硅提純技術及裝備的研究與應用成果。
　　本書可以作為高等院校冶金材料加工及機電一體化專業(yè)本科生、研究生的教學用書，也可以供相關領域的科研工程技術人員及師生參考。

書籍目錄

1　太陽能級硅材提純技術與裝備概述
　1.1　太陽能光伏技術的發(fā)展概況
　　1.1.1　何謂太陽能光伏技術
　　1.1.2　太陽的基本物理參數及其他有關參數
　　1.1.3　太陽能電池發(fā)電的基本原理
　　1.1.4　太陽能電池的種類
　　1.1.5　太陽能電池能源回收年限
　　1.1.6　太陽能電池的轉換效率
　　1.1.7　太陽能的優(yōu)缺點
　　1.1.8　我國太陽能資源的分布
　　1.1.9　全球太陽能產業(yè)現狀和發(fā)展前景
　1.2　多(單)晶硅太陽能電池制作流程簡介
　　1.2.1　單晶硅硅錠的制備
　　1.2.2　多晶硅硅錠的制備
　　1.2.3　多(單)晶硅硅錠切片
　　1.2.4　電池片的制備
　1.3　太陽能級高純多晶硅制備工業(yè)發(fā)展概況
2　硅的特性及太陽能級硅雜質的相關標準
　2.1　硅的特點及其物理化學性質
　　2.1.1　工業(yè)硅與硅的特點
　　2.1.2　硅的物理性質
　　2.1.3　硅的化學性質
　　2.1.4　工業(yè)硅的雜質特性分析
　　2.1.5　硅的用途
　2.2　高純硅材的等級與太陽能級硅雜質要求
　　2.2.1　高純度硅材按使用等級分類
　　2.2.2　太陽能級多晶硅中雜質的常用表示方法及要求
3　太陽能級硅化學法與冶金法提純技術的簡介
　3.1　化學法
　　3.1.1　化學法基本概念
　　3.1.2　化學法典型工藝介紹
　3.2　冶金法太陽能級硅提純技術的基本特點
　　3.2.1　冶金法基本概念
　　3.2.2　冶金法典型制備工藝
　　3.2.3　冶金法制備新工藝
　3.3　冶金法和化學法工藝對比
　　3.3.1　冶金法和化學法的制備原理
　　3.3.2　冶金法與化學法的工藝對比分析
4　對冶金法生產太陽能級硅原料的要求及其處理技術
　4.1　我國部分地區(qū)優(yōu)質硅資源的分布概況
　4.2　工業(yè)硅的生產流程及其工藝特點
　4.3　國內外工業(yè)硅的企業(yè)標準與國家有關標準
　　4.3.1　我國工業(yè)硅的國家標準擬訂過程
　　4.3.2　我國化學工業(yè)硅的企業(yè)標準
　　4.3.3　國外工業(yè)硅的企業(yè)及國家標準
　4.4　工業(yè)硅的處理技術及研究
　　4.4.1　工業(yè)硅的二次精煉法
　　4.4.2　濕法提純工業(yè)硅的研究與應用
5　太陽能級硅冶金提純的物理化學基礎概論
　5.1　造渣氧化精煉理論基礎
　　5.1.1　造渣劑及其物理化學性質
　　5.1.2　造渣理論研究
　　5.1.3　造渣氧化精煉的理論模型
　5.2　酸洗提純理論基礎
　　5.2.1　酸洗原理
　　……
6　太陽能硅冶我提純主體及輔助設備
7　單晶硅與多晶硅鑄錠制備工藝技術概述
8　定向凝固在太陽能硅生產技術中的應用
9　太陽能級硅的檢測及其裝置
后記
英中文對照
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   8.4.5.2 位錯 位錯是鑄造多晶硅中一種重要的結構缺陷，其密度一般在104～106／cm2之間，局部也可能超過108／cm2，而且在生長方向可以延長至幾厘米。在晶體生長過程中，由于熱應力的作用，會在晶體中產生大量的位錯；另外各種沉淀的生成，由于晶格尺寸的不匹配，也會導致位錯的產生。在硅錠冷卻過程中，如果溫度梯度過大，為緩解熱應力在晶粒中很容易出現滑移位錯，同時凝固過程中由于多種沉淀的生成造成晶格尺寸的不匹配也會導致位錯的產生，甚至出現位錯網。位錯或位錯網可以大幅度地降低少數載流子的擴散長度，影響少數載流子壽命，這不僅由于位錯本身的懸掛鍵具有很強的電活性，可以直接作為復合中心，而且由于金屬雜質和氧碳等雜質易于在位錯處偏聚，使其具有很高的復合速率，形成新的電活性中心，使電學性能不均勻，從而成為影響多晶硅片光伏性能的一個致命因素。 通常多晶硅的位錯方向各異且無法控制，一般也很難被鈍化，直到應用于太陽能電池中還保持活性，嚴重影響多晶硅的電學性能，目前主要是采用磷鋁等外吸雜技術減少金屬等雜質的污染，從而減小位錯的影響。但位錯密度也會影響吸雜效果，晶內位錯密度越高，吸雜效果越差，所以與晶界等缺陷相比，位錯帶來的影響更為嚴重。在鑄造多晶硅中，位錯的微觀分布呈強烈的局域化特征，從硅錠底部到頂部。位錯密度呈“W”形分布。目前的研究表明一般各孿晶面之間位錯密度較低，而遠離孿晶的地方位錯密度則相對更高。 在實踐中，為減少晶界和位錯對多晶硅光電轉化效率的影響，應當盡可能使硅在凝固過程中保持平的固液界面，同時以低的冷卻速率凝固，一方面獲得定向的具有較大晶粒尺寸的柱狀多晶硅，減少晶界；另一方面減少冷卻過程中產生應力而誘發(fā)的位錯。 8.5 定向凝固過程硅晶體生長機制的研究 雖然其他種類的材料也會在將來得到開發(fā)與應用，毫無疑問作為未來太陽能電池的替代材料，多晶硅已成為與單晶硅一樣重要的材料。目前一種基于定向凝固的鑄造方法達到了商業(yè)運轉用于生產鑄造多晶硅錠。為了阻止金屬雜質的相互作用，硅料的純度、坩堝涂層和鑄錠爐的設計都得到了重要的改進。為了降低鑄錠內部的位錯密度和熱應力，鑄造過程中以及鑄造結束后的熱場需要進行很好的控制，盡管已經做了如上的努力，但是鑄造多晶硅電池的效率仍然低于單晶硅電池的效率。

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