由中科院福建物質結構研究所黃豐研究員主持完成的福建省科技重大專項專題“基于物理冶金法提純太陽能級硅材料若干關鍵技術的研發與應用”于日前通過了福建省科技廳組織的驗收。
據中科院福建物質結構研究所介紹，該專題針對基于物理冶金法提純太陽能級硅材料關鍵技術的研發與應用，取得以下成果：基于熱力學基本原理，確定去除硼元素與磷元素所需要的不同熱力學條件，首次提出了納米除硼的新技術并自主開發了高真空除磷和電子束除磷工藝技術；建成50公斤級的太陽能級硅材料的試驗性工藝線，形成具有自主知識產權的完整工藝路線；所獲得硅材料中硼含量達到0.5~0.6ppm，磷含量達到0.2~0.3ppm，純度達到6N，少子壽命為16μs，并可在標準尺寸的單晶片上制備出平均效率15.5%的太陽能電池；建設了太陽能級硅材料標準分析測試平臺、半導體光伏材料和器件的物理機制研究平臺，成為國內首家通過了CMA計量認證的硅材料檢測實驗室。
該專題成果在降低能耗、解決太陽能行業的環境問題等方面具有應用前景。專題實施期間，研究人員利用相關成果指導合作企業進行技術改進，獲得了預期效果；并為多家硅材料企業開展了700余項次測試服務，對企業改進和提升硅材料提純技術提供了科學依據。
據了解，多晶硅制備技術主要有改良西門子法等化學方法，而冶金法等物理方法在對純度要求相對不高的情況下也有一定的應用。相對于改良西門子法，物理法提純太陽能級硅材料技術具有三大優點：一是電耗低，可大幅度的降低生產成本；二是建設周期短，一次性投入成本低，可大量生產；三是“三廢”少，易于處理。
但是，目前國內采用冶金法最大的問題是產品質量的穩定性以及成品率。盡管其成本低，但需要更多地去除硼和磷等雜質，以提高純度。否則，光電轉化效率不能提高，衰減快，仍難以大規模應用。此外，由于冶金法制備的太陽能級多晶硅的固有特性，必須開發相應的電池片和組件制備技術，才能滿足光伏產業對組件質量的要求。
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