《物理冶金法晶體矽太陽電池光衰減現象的研究》是依託廈門大學，由陳朝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：物理冶金法晶體矽太陽電池光衰減現象的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳朝
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
經過努力用物理冶金法提純工業矽，可獲得純度達到6N左右的晶體矽（提純的冶金矽，UMG-Si），成本僅在$10/kg左右；將其製備太陽電池的光電轉換效率可達到14% 以上，是目前降低晶體矽太陽電池成本的最有效的途徑之一。但是同時發現UMG-Si太陽電池的性能有嚴重的光致衰減現象，大大影響了它的推廣和套用。本項目將對UMG-Si材料微量雜質和缺陷的含量、能級和光電熱行為進行綜合測量分析，總結UMG-Si太陽電池性能光致衰減（LID）的規律；通過對不同提純工藝和熱處理所製備樣品LID規律的對比、分析，探索UMG-Si太陽電池LID現象的物理機理和產生的原因；進而提出防止和克服UMG-Si太陽電池產生LID的有效途徑，並套用於物理冶金法提純工藝和UMG-Si太陽電池製備的生產中，希望能夠解決UMG-Si太陽電池的LID問題，進而使它走向市場。
結題摘要
一、進度： 按計畫三年分別研究：B-O 對和Fe-B對、補償和殘留雜質對UMG-Si（冶金法太陽能級多晶矽）材料及其太陽電池光電性能光致衰減（LID）的影響，總結冶金法和化學法兩類材料及其電池LID規律和機理的異同，提出防止和克服LID 現象的具體措施並和企業合作加以驗證和套用。 二、 財務： 總到位經費45萬元，結餘：5.05萬元，占11.24%。因廈大985計畫購買了少子壽命測試儀，不必按原計畫自己裝修儀器，結餘了經費，將其購買原材料和樣品。總開支基本合理。 三、 主要成果： （1）驗證了UMG-Si晶矽太陽電池的光衰減（LID）的基本規律和化學法晶體矽太陽電池一致；其原因也基本一樣，與材料總含有超標的B-O對、Fe-B對、Cu等三種過量的光敏雜質缺陷有關。 （2）UMG-Si晶體矽太陽電池LID是和“淨B- O對”缺陷有關，而不是和“總B-O對”相關。 （3）適當的補償不但可顯著降低LID，而且可提高電阻率、增加少子壽命和擴散長度，從而提高UMG-Si太陽電池的光電轉換效率。我們呼籲應進一步深入開展半導體材料“補償電子學”和“補償工程學”的研發。 （4）從實驗和理論上證實：UMG-Si太陽電池和組件的溫度係數絕對值要比化學法低三分之一到二分之一，其主要原因是前者存在雜質補償。這有利於UMG-Si晶矽太陽電池在高溫環境和地區的套用。 （5）為了防止出現LID現象，我們建議：1、應將材料中的B、P、O、C、Fe、Cu和Ni等殘留雜質，降低到極限濃度以下；2、可在UMG-Si的鑄錠中摻入適量的Ga進行補償，不但可提高鑄錠的成品率 ，而且可提高矽錠的少子壽命和電池光電轉換效率，還可減少溫度係數和LID；3、將已LID的UMG-Si太陽電池在加熱條件下（約180℃），用70mw/cm2強度光照1500分鐘，光敏缺陷將被鈍化，光電轉換效率可以恢復到98%，並不再出現LID現象。 （6）建議大力開展N-型UMG-SI晶矽太陽電池的研發。這是因為它的少子壽命在太陽電池製備要求的電阻率為0.5-3.0Ω•cm範圍內比P-型大，所製備的電池光電轉換效率更高，在此材料中所殘留的B都被補償，LID現象已大大減弱；而且目前製備N-型UMG-Si已沒有難度，可大批量低價達標生產。 四、 論文、專利和材料培養： 正式期刊發表論文：14篇（其中，國外3 篇，國內11 篇）；
