由中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)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(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用”于日前通過了福建省科技廳組織的驗收。

據(jù)中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)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(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，取得以下成果：基于熱力學(xué)基本原理，確定去除硼元素與磷元素所需要的不同熱力學(xué)條件，首次提出了納米除硼的新技術(shù)并自主開發(fā)了高真空除磷和電子束除磷工藝技術(shù)；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(chǎn)權(quán)的完整工藝路線；所獲得硅材料中硼含量達(dá)到0.5~0.6ppm，磷含量達(dá)到0.2~0.3ppm，純度達(dá)到6N，少子壽命為16μs，并可在標(biāo)準(zhǔn)尺寸的單晶片上制備出平均效率15.5%的太陽能電池；建設(shè)了太陽能級硅材料標(biāo)準(zhǔn)分析測試平臺、半導(dǎo)體光伏材料和器件的物理機制研究平臺，成為國內(nèi)首家通過了CMA計量認(rèn)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(yè)的環(huán)境問題等方面具有應(yīng)用前景。專題實施期間，研究人員利用相關(guān)成果指導(dǎo)合作企業(yè)進行技術(shù)改進，獲得了預(yù)期效果；并為多家硅材料企業(yè)開展了700余項次測試服務(wù)，對企業(yè)改進和提升硅材料提純技術(shù)提供了科學(xué)依據(jù)。

據(jù)了解，多晶硅制備技術(shù)主要有改良西門子法等化學(xué)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(yīng)用。相對于改良西門子法，物理法提純太陽能級硅材料技術(shù)具有三大優(yōu)點：一是電耗低，可大幅度的降低生產(chǎn)成本；二是建設(shè)周期短，一次性投入成本低，可大量生產(chǎn)；三是“三廢”少，易于處理。

但是，目前國內(nèi)采用冶金法最大的問題是產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)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(zhì)，以提高純度。否則，光電轉(zhuǎn)化效率不能提高，衰減快，仍難以大規(guī)模應(yīng)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(fā)相應(yīng)的電池片和組件制備技術(shù)，才能滿足光伏產(chǎn)業(yè)對組件質(zhì)量的要求。