單晶硅在太陽能電池中得到廣泛的應(yīng)用。高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料,在光伏技術(shù)和微小型半導(dǎo)體逆變器技術(shù)飛速發(fā)展的今天,利用硅單晶所生產(chǎn)的太陽能電池可以直接把太陽能轉(zhuǎn)化為光能,實現(xiàn)了邁向綠色能源革命的開始。單晶硅太陽能電池的特點:1.光電轉(zhuǎn)換效率高,可靠性高; 2.先進的擴散技術(shù),保證片內(nèi)各處轉(zhuǎn)換效率的均勻性; 3.運用先進的PECVD成膜技術(shù),在電池表面鍍上深藍色的氮化硅減反射膜,顏色均勻美觀; 4.應(yīng)用高品質(zhì)的金屬漿料制作背場和電極,確保良好的導(dǎo)電性。
單晶硅廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和良好的發(fā)展前景北京2008年奧運會將把“綠色奧運”做為重要展示面向全世界展現(xiàn),單晶硅的利用在其中將是非常重要的一環(huán)?,F(xiàn)在,國外的太陽能光伏電站已經(jīng)到了理論成熟階段,正在向?qū)嶋H應(yīng)用階段過渡,太陽能硅單晶的利用將是普及到全世界范圍,市場需求量不言而喻。
單晶硅和多晶硅的區(qū)別是,當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時,硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核,如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒,則形成單晶硅回收。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒,則形成多晶硅回收。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面,多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料。單晶硅可算得上是世界上純凈的物質(zhì)了,一般的半導(dǎo)體器件要求硅的純度六個9以上。大規(guī)模集成電路的要求更高,硅的純度必須達到九個9。目前,人們已經(jīng)能制造出純度為十二個9 的單晶硅。單晶硅是電子計算機、自動控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。 高純度硅在石英中提取,以單晶硅為例,提煉要經(jīng)過以下過程:石英砂一冶金級硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一硅片切割。 冶金級硅的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來的硅的純度約98-99%,但半導(dǎo)體工業(yè)用硅還必須進行高度提純(電子級多晶硅純度要求11個9,太陽能電池級只要求6個9)。而在提純過程中,有一項“三氯氫硅還原法(西門子法)”的關(guān)鍵技術(shù)我國還沒有掌握,由于沒有這項技術(shù),我國在提煉過程中70%以上的多晶硅都通過氯氣排放了,不僅提煉成本高,而且環(huán)境污染非常嚴重。
太陽能電池板的平均壽命約為20至30年。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,建立了大量的太陽能生產(chǎn)企業(yè),大量生產(chǎn)太陽能組件。25年后,太陽能組件已經(jīng)逐漸完成了它的生命歷程,并已走向衰落。據(jù)統(tǒng)計。到2050年,太陽能電池板的廢料將高達數(shù)千萬噸!
廢棄的太陽能電池板必須回收利用,對環(huán)境負責(zé)。
它可以回收95%的晶體硅光伏板材料。以前,老化或損壞的太陽能板通常被送到玻璃回收設(shè)施,那里只有玻璃和鋁框架被回收。剩下的被送進水泥爐焚燒。此外,玻璃回收廠只能回收太陽能電池板上的特殊玻璃,與其他普通玻璃混合,造成浪費。
光伏板也有壽命。含有重金屬和有機物的廢棄光伏板將被轉(zhuǎn)化為電子垃圾。如果處理不當(dāng),會給環(huán)境帶來巨大的污染,這與發(fā)展清潔能源的初衷背道而馳。
幸運的是,光伏組件中的大部分材料都是可回收的,除了玻璃、鋁等可回收材料外,還包括銀、鎵、銦等稀有金屬。
(2)多晶硅太陽電池板
在制造多晶硅太陽能電池板時,作為原材料的高純硅不是被拉成單一產(chǎn)品,而是后來被澆鑄成正方龍日晶硅錠的不同取向,然后用切割機切割成薄片,再加工成電池。因為硅片是由幾個不同大小和取向的晶粒組成的。
因此,多晶硅太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率低于單晶硅太陽能電池板。大規(guī)模生產(chǎn)的商用多晶硅太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率高達16%-19%。
由于其制造成本低,近年來發(fā)展迅速,已成為太陽能電池的產(chǎn)量和市場份額。