鑄造單晶技術(shù)：有望實(shí)現(xiàn)更大突破

9月5日，2019中國(guó)國(guó)際光伏技術(shù)論壇(CITPV)在杭州舉行。中科院院士、浙江大學(xué)教授楊德仁在演講中表示，鑄錠晶體硅是太陽(yáng)能的主要的電池材料，在提高單晶率、降低籽晶成本后，將給產(chǎn)業(yè)帶來(lái)重要突破。

楊德仁指出，直拉硅單晶效率較高且晶格完整，質(zhì)量較好，但同時(shí)由于能耗高，對(duì)應(yīng)的成本也相對(duì)較高。從目前的技術(shù)現(xiàn)狀來(lái)看，直拉單晶主要使用的是重復(fù)拉晶技術(shù)，即將生長(zhǎng)完成后的晶體重復(fù)拉出，“我們使用的水冷套技術(shù)可通過(guò)加快冷卻速度，縮短生長(zhǎng)時(shí)間，大幅增加晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度來(lái)降低成本，目前可做到3-4米，生長(zhǎng)約4-6根。”

但光衰減是直拉單晶目前尚未克服的一大挑戰(zhàn)。核心原因在于晶體生長(zhǎng)時(shí)使用的SiCi坩堝，“從根本上解決這個(gè)問(wèn)題需要降低氧含量，目前的研究方向主要有兩點(diǎn)，一是在現(xiàn)有的SiCi坩堝加高層的二氧化硅或其他涂層，使氧難以進(jìn)入硅壟體;二是做高純的碳化硅的SiCi坩堝。”

蜂巢硅片是目前直拉單晶在國(guó)際上盛行的一種新技術(shù)。楊德仁介紹，將單晶硅片切成六邊形，單晶成品棒利用率可增加19%，單晶硅片的非硅成本下降10%以上，并且能夠兼容PERC等各種高效電池技術(shù)。

鑄錠單晶是將直拉與鑄造的優(yōu)勢(shì)結(jié)合之后的新技術(shù)，但楊德仁表示，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中鑄錠單晶還是會(huì)遇到一些問(wèn)題，“第一是需要新增籽晶的成本，第二是單晶率，第三是高密度位錯(cuò)，第四是材料的利用率，這些問(wèn)題都是投入產(chǎn)業(yè)過(guò)程中需要繼續(xù)克服和解決的問(wèn)題。我們提出一個(gè)方法晶界工程。”

對(duì)于高密度錯(cuò)位的問(wèn)題，楊德仁提出了晶界工程的解決方案。“晶界工程可以抑制它的位錯(cuò)，據(jù)我們?nèi)ツ甑膶?shí)驗(yàn)顯示，選擇∑13a的晶面，可以看到底部到頂部整個(gè)的晶界非常清晰，邊緣硅錠制備電池的平均效率絕對(duì)值提高了0.59%，中心區(qū)鑄造單晶與直拉單晶效率相差0.05%，達(dá)到了直拉單晶的水平。”

“在可預(yù)見的將來(lái)，硅將是光伏產(chǎn)業(yè)的主要基礎(chǔ)材料，直拉硅單晶的氧濃度降低和光衰減抑制期待更好解決，鑄造單晶技術(shù)的單晶率、位錯(cuò)、籽晶問(wèn)題依然有待突破。”