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(shí)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(diǎn):1.光電轉(zhuǎn)換效率高,可靠性高; 2.先進(jìn)的擴(kuò)散技術(shù),保證片內(nèi)各處轉(zhuǎn)換效率的均勻性; 3.運(yùn)用先進(jìn)的PECVD成膜技術(shù),在電池表面鍍上深藍(lán)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(yùn)會將把“綠色奧運(yùn)”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。
單晶硅的提煉:純度不高的單質(zhì)硅可用金屬鎂或鋁還原二氧化硅制得,但這是無定形硅。晶形硅則要在電弧爐內(nèi)用碳還原二氧化硅制得,它可用來生產(chǎn)硅鋼片。用作半導(dǎo)體的超純硅的制法則是先用純度不高的硅與氯化氫和氯氣的混合物作用,制取三氯氫硅,并用精餾法提純。然后在還原爐內(nèi)用純氫將三氯氫硅還原,硅就沉積在用超純硅制成的細(xì)芯上,這樣制得的超純硅稱為多晶硅,把它放在單晶爐內(nèi),就可拉制成單晶硅,可用作半導(dǎo)體材料,它的來源豐富,價格便宜,大部分半導(dǎo)體材料都用硅
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(dá)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(jī)、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(jìn)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(yán)重。
廢硅料回收時需要注意的問題有哪些?
回收單個多晶硅時應(yīng)注意什么?在廢棄的多晶硅基料中,可能會有氣味,這些氣味與原材料直接相關(guān)。
光伏行業(yè)的人們需要知道,單晶硅和多晶硅在整個行業(yè)中都扮演著重要的角色。在專業(yè)的回收廢硅料時應(yīng)該注意的問題有哪些?在單個廢硅料還原過程中還原氫,氯化氫,三氯硅烷和四氯化硅會導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。大多數(shù)多晶硅生產(chǎn)公司都使用閉環(huán)多晶硅生產(chǎn)來提高生產(chǎn)率,這基本可以滿足環(huán)境保護(hù)的要求,但是這是大投資面臨的問題。按材料回收計算,每年可節(jié)省2.48億元按目前的市場價格計算,相當(dāng)于每公斤多晶硅可節(jié)省成本248元。
可以看出,回收廢硅料在回收行業(yè)中起著重要的作用。