太阳能用晶体硅铸锭制备技术

在过去20年中,光伏市场以惊人的速度增长,光伏发电逐步成为世界能源发电的主要来源之一。2016年全球新增装机量超过75GW,较2015年增长34%,其中,又以晶体硅太阳能电池为主,占整个光伏市场的90%以上,而多晶硅又占据了整个晶体硅太阳能电池的70%以上。相比于直拉单晶硅,定向凝固铸造法生产的晶体硅材料具有更好的性价比,但含有较多的杂质、位错等晶体缺陷。更高品质、更低成本的太阳能电池始终是业界追寻的目标。本文以传统铸造法生长多晶硅技术为基础,介绍了目前几种主流的晶体硅铸造工艺方法,包括全熔工艺制备多晶硅锭,半熔工艺生长高效多晶硅锭,以及铸造法制备大尺寸单晶硅锭。另外,本文还从硅锭外观和性能等方面阐述了铸造法晶体硅的发展方向。文中数据部分为笔者进行的实验论证,部分为其他文献的研究成果,希望能为现阶段太阳能晶体硅的生产和研究工作提供参考。     

新型太阳能电池关键材料研究及其进展

在太阳能的有效利用中,光伏发电是近些年来发展最快、最具活力的研究领域。新型太阳能电池在成本方面比晶体硅太阳能电池具有很大的成本优势,因此新型太阳能电池成为新的主要研发方向。本文主要介绍硅基薄膜电池、碲化镉太阳电池、聚合物太阳电池、量子点太阳电池等新型太阳电池的特点及其关键材料研究进展。     

光伏驱动未来 ——"新型太阳能电池材料与器件"专栏序言

<正>过度使用化石能源发电给当今世界带来一系列环境和气候问题,已引起世界各国的关注。我国在“十四五”规划中已提出要整体削减化石能源发电的比例,提高可再生能源发电的比例,最终实现“碳达峰、碳中和”目标。我国太阳能资源丰富,光伏发电产业发展迅速,并已进入平价上网时代,未来光伏产业具有巨大的发展空间。光伏发电的核心元件—太阳能电池,备受关注。根据所用材料的不同,太阳能电池可分为晶硅太阳能电池、无机化合物薄膜太阳能电池、有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等。其中,晶硅太阳能电池的发展最成熟,目前已经成功商业化。但是,单晶硅制备过程复杂且能耗高,导致光伏发电成本较高。近年来,基于有机聚合物和钙钛矿的薄膜太阳能电池发展迅速,     

纳米技术在晶体硅太阳能电池中的应用

随着人类社会可持续发展问题的日益凸显,低碳经济正成为实现可持续发展的重要手段,新能源必将引领下一次产业革命、投资革命和科技革命。以太阳能电池发展为核心和主导的新能源革命,则将成为改变中国和全球能源、环境问题的根本手段和有效途径。太阳能发电技术的地面应用研究已经历了近30年之久,制约其发展的主要因素是成本太高。目前,应用最为广泛的是晶体硅太阳能电池,为了降低成本,兼顾光电转换效率,各国学者都在致力于各种太阳能电池的探     

多晶硅：副产物处理多元化新工艺参与竞争

多晶硅是制造晶体硅太阳能电池的重要原材料,目前,晶体硅太阳能电池在所有光伏电池中所占比例约为85％。在2008年国际金融危机到来之前,由于多晶硅现货价格创下近500美元／千克的“天价”,很多业内人士对晶体硅太阳能电池乃至多晶硅材料的应用前景产生怀疑。     

硅太阳能电池的应用研究与进展

介绍了三代太阳能电池的发展历程和最新研究进展,晶体硅太阳能电池在光伏产业中主要朝高效方向发展,认为廉价、高效多晶硅薄膜太阳能电池,是当前太阳能电池研究的热点,也是未来太阳能电池发展的方向。     

硅太阳能电池的环境问题与新型太阳能电池研发的必要性

如今太阳能电池的应用越来越广泛,简单可分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池以及多元化合物太阳能电池,其中晶体硅太阳能电池最为常见。但是在晶体硅太阳能电池产生的过程当中,产生了许多对环境不友好的污染物,例如含氟废水,四氯化硅。所以,研究新型的环境友好型太阳能电池是十分有意义的。     

铸锭法中籽晶、成核点及坩埚底部设置方法专利技术综述

近年来,随着太阳能电池技术在中国的迅猛发展,晶体硅制造技术也逐渐发展起来。铸锭法作为晶体硅的主要制备方法之一,其发展方向受到了国内外的普遍关注。本文在调研大量国内外相关专利技术的基础上,综述了近几十年来国内外研究机构在铸锭法制备晶体硅方面所采用的技术手段,主要归类为以下三个方面:籽晶、成核点和坩埚底部设置。通过对比国内外技术以及分析国内重要申请人的专利申请,寻找国内外技术差距和国内技术演进方向,在如何调节晶粒生长速度、降低晶体的缺陷密度、提高晶体质量以适应太阳能电池的制造等亟需解决的技术问题方面提出一些方案。     

几种高效率晶体硅太阳能电池性能分析

综述了晶体硅太阳能电池的发展和研究现状,分析了几种高效率晶体硅太阳能电池的结构、制备流程、优越性以及性能等,这些高效率电池包括激光刻槽埋栅电池、PESC、PERC和PERL电池,以及最新型太阳能电池——金属贯穿孔电池,最后讨论了高效率太阳能电池存在的问题,展望了今后太阳能电池的发展趋势。     

晶体硅电池表面钝化的研究进展

随着晶体硅太阳电池技术的不断发展,硅片的厚度不断降低,电池表面钝化对提高太阳能电池转化效率变得尤为重要。本文介绍了表面钝化膜在晶体硅太阳电池中的应用,以及几种晶体硅电池表面钝化方法,包括等离子体增强化学气相沉积法、氢化非晶硅、热氧化法、原子层沉积法以及叠层钝化,并分别介绍了它们在应用上的优缺点。分析了制备钝化膜过程中存在的问题,并提出了相应措施及发展趋势。表面钝化技术是提高晶体硅电池转换效率最有效的手段之一,今后晶体硅电池表面钝化技术仍将是国内和国际研究的热点之一。     

光伏企业质量管理刍议

黄河光伏,是一个高新技术企业,致力于太阳能光伏技术产品的研究、开发、生产、销售及工程应用。拥有全套、先进的晶体硅太阳能电池生产技术和设备,生产各种规格、高效率的晶硅太阳能电池片、电池组件等。面对国内外一流的用户,企业如何以质取胜,本文就此进行了探讨。     

光伏企业质量管理刍议

黄河光伏,是一个高新技术企业,致力于太阳能光伏技术产品的研究、开发、生产、销售及工程应用。拥有全套、先进的晶体硅太阳能电池生产技术和设备,生产各种规格、高效率的晶硅太阳能电池片、电池组件等。面对国内外一流的用户,企业如何以质取胜,本文就此进行了探讨。     

陷光结构应用于太阳能电池的研究进展

在太阳能电池中引入陷光结构是提高光电转换效率的一种重要方法。本文主要从晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和其他新型太阳能电池三方面,综述了近年来国内外陷光结构用于太阳能电池的最新研究进展,分析了陷光结构对各类太阳能电池性能的影响、陷光作用的原理及工艺手段,最后指出其发展潜力及未来的研究方向。     

太阳能电池研究进展

能源短缺和环境污染已成为影响经济社会发展的重要因素,能否获得无污染的能源成为当今社会关注的焦点之一。太阳能作为一种洁净的可再生能源得到了越来越多的重视。当前,在核电的安全问题日益突出的情况下,太阳能电池被认为是解决能源衰竭和环境污染等一系列重大问题的最佳选择。目前,许多国家正在制订中长期太阳能开发计划,准备在21世纪大规模开发太阳能。太阳能电池将太阳能直接转化为电能,是有效利用太阳能的最佳途径之一。综述了国内外包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等在内的太阳能电池的研究进展,对其制备技术、性能、转化效率以及应用领域进行了总结,讨论了它们各自的优势和劣势,并就太阳能电池未来的发展进行了展望。     

科学家制备出大面积高效率钙钛矿薄膜

正近日,上海交大材料科学与工程学院韩礼元团队用更加经济安全的方法,制备出比蝉翼还薄的大面积钙钛矿薄膜,向实现大规模低成本太阳能发电迈出了重要一步。该研究成果日前已在线发表于《自然》杂志。"钙钛矿材料2009年首次应用于光伏技术,短短几年时间,实验室钙钛矿太阳能电池的光电转化效率屡屡取得突破,它的光电能量转换效率已经快速增长到22.1%,超过了多晶硅太阳能电池的效率水平,而发电成本却低于硅电池。因此,钙钛矿太阳能电池被评价为光伏研究领域极具竞争力、最有希望实现低成本发电的光伏技术。"韩礼元说。     

晶体硅太阳电池工艺技术新进展

晶体硅太阳电池是目前技术最成熟、应用最广泛的太阳电池.以晶体硅太阳电池的生产流程为基础,主要从提高电池转换效率和降低生产成本出发,介绍了晶体硅太阳电池制造技术的最新进展和成果,并对各种制备工艺进行了评价.     

单晶炉热屏的发展现状

在半导体硅单晶的制备中,大都是利用切克劳斯基（Czochralski）法来制备（简称CZ法）,特别是目前太阳能级硅单品的生产中,几乎全部采用这种方法来制备硅单晶,以满足太阳能电池的需要。在目前全球常规能源短缺的情况下,太阳能光伏发电成为绿色再生能源的重要组成部分,得到各国政府的大力扶持和发展;与此同时,我国针对目前国内的高污染、高能耗工业现状,开展了大规模的节能降耗行动,硅材料领域也不例外。     

太阳能光伏发电原理

本文主要论述了太阳能电池的工作原理以及太阳能发电的多种形式和结构。相对全面的介绍了目前太阳能发电的主流形式及现状。     

柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池关键电极材料研究进展

柔性太阳能电池具有轻便、可弯曲的优点,可用于可穿戴设备等器件的即时充电,具有广阔的应用前景,受到持续广泛的关注。柔性太阳能电池制备中的关键在于基材以及与之相关的电极材料的制备。本文综述了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池近几年的发展情况,着重介绍了柔性染料敏化太阳能电池光阳极、对电极以及柔性钙钛矿太阳能电池的底电极和电子传输层。结果发现高温烧结目前仍是制备高效染料敏化太阳能电池光阳极不可避免的方法,而对电极则不受这一限制并且已经有多种材料的效率超过了高温烧结的铂。柔性钙钛矿太阳能电池的研究重点是用其他材料代替底电极中柔性较差的ITO以及高温烧结的电子传输材料TiO₂,并且都取得显著成效。在此基础上,展望了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池未来的发展方向。     

光伏电池产业链发展

目前光伏电池产业主要是晶体硅太阳电池（约占94％的市场份额），其产业链主要有8个环节：高纯多晶硅原材料的生产、太阳能电池用单晶硅锭和多晶硅铸锭（硅片）的生产、太阳能电池的生产、太阳能电池专用材料的生产、太阳能电池组件封装、光伏系统平衡部件的制造、光伏系统的应用、光伏产业相关生产设备的制造。下面分述各产业环节的情况。