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低成本制造高品质单晶硅 无需使用超导磁铁

2016-03-29

  開發出了高品質單晶硅的低成本制造技術。基本不需要進行新投資即可生產品質高于以往的單晶硅,實現以低成本生產高效率太陽能電池

  在單晶硅制造方法中,人們比較熟悉的是“CZ法”,利用石英玻璃制成的圓形坩堝將原料硅熔化,通過向上提拉硅熔體,使其變成晶體。但硅熔體的溫度約為1400度,坩堝中會發生熱對流,導致石英坩堝壁熔解,因此生產出來的硅晶體中含有氧及重金屬等雜質。

  在高品質單晶硅制造方法中,最為有名的是“MCZ法”,這種方法著眼于硅熔體為液體金屬這一點,從坩堝外部施加磁場來抑制對流。但是,MCZ法需要使用超導磁鐵設備,不適合用于亟需降低成本的太陽能電池用途。

  此次開發的“LCZ法”使用對內壁表層(潑液層,Liquinert層)進行特殊處理使其排斥熔體的坩堝。不使用磁場,采用普通的CZ法即可抑制坩堝的熔化,因此能以更低的成本制造高品質單晶硅。此次采用LCZ法成功制造出了實用尺寸的200mm直徑單晶硅。

  單晶硅的品質可通過使用期(LifeTime)這一物理量來進行定量性的測量。此次的使用期測量結果顯示,用LCZ法生產的單晶硅擁有與MCZ晶體同等或者更高的品質。而且,還利用LCZ硅制作硅基板,并試制出了標準型太陽能電池,結果發現與使用傳統結晶硅(用CZ法生產的單晶硅)的太陽能電池相比,轉換效率最多可提高1.03倍。

  今后將根據需求擴充擴潑液坩堝制造設備,以降低坩堝成本。而且,還將致力于制造技術的開發,改進潑液坩堝及晶體生長技術,以滿足更高品質結晶硅的量產化需求,為2020年達到14日元/kWh的發電成本目標作出貢獻。


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