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在光伏中使用石英

时间:2022-10-12 19:02:44 作者:Admin 点击:9

标准光伏电池需要极其纯净的多晶硅,它由石英制成——一种由硅和氧 (SiO2) 组成的矿物。光伏电池的许多方面及其各种生产过程也使用由熔融石英制成的玻璃。

石英的稳定性、透光性和耐热性使其成为制造半导体乃至光伏电池必不可少的材料。用于太阳能电池生产的石英几乎是惰性的,非常有弹性,并且能够承受半导体生产和评估过程中的高温。

要被认为是微电子级(例如-Si),硅必须具有非常高的纯度,杂质水平低于十亿分之一。然而,太阳能级硅 (sog-Si) 的纯度要求要低得多:低于百万分之一。

在光伏电池的标准生产过程中,金属硅与氯化氢在 650 摄氏度下反应生成一种称为三氯硅烷的液体。该液体通过蒸馏纯化、蒸发,然后作为多晶硅沉积在硅锭上。这个过程相对耗能,需要 100 到 160 kWh 来制造 1 公斤的纯化硅。

接下来,在该过程中,纯化的多晶硅被液化,掺杂硼,并固化成重约 100 公斤的矩形或圆柱形硅锭。这些晶锭经过机械加工形成标准长度为 156 毫米的块。

用线锯从硅锭上切割出大约 200 µm 厚的硅圆片。然而,硅晶片并不总是像圆盘一样。它们通常被制成正方形或其他形状,这取决于晶片必须紧密地结合在一起以达到密度或效率目的。

对于光伏电池,清洁的晶片通常被蚀刻以产生纹理外部。这种纹理化减少了不需要的阳光反射,并大大提高了光吸收,尤其是在光谱的较长波长端。

晶圆外部的 pn 结由硼掺杂的 p 基极和磷掺杂的 n 发射极组成,将其转换为大型半导体二极管。该特征是通过使用高浓度磷掺杂剂制造的,该掺杂剂在大约 900 摄氏度的温度下扩散到晶圆中,直到达到 0.3 微米的深度。

使用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 工艺,将含氢氮化硅层放置在晶圆的正面。该层提高了电池的效率并充当抗反射层。它还为光伏电池提供了标志性的深蓝色。

所有半导体制造商都使用石英和熔融石英产品,包括用于研究、开发和评估的生产设备和实验室器具。具体来说,可以在生产炉和用于制造光伏电池的反应室中找到石英玻璃。