单晶硅在太阳能电池中得到广泛的应用。高纯的单晶硅是重要的半导体材料,在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天,利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始。单晶硅太阳能电池的特点:1.光电转换效率高,可靠性高; 2.先进的扩散技术,保证片内各处转换效率的均匀性; 3.运用先进的PECVD成膜技术,在电池表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜,颜色均匀美观; 4.应用高品质的金属浆料制作背场和电极,确保良好的导电性。
单晶硅广阔的应用领域和良好的发展前景北京2008年奥运会将把“绿色奥运”做为重要展示面向全世界展现,单晶硅的利用在其中将是非常重要的一环。现在,国外的太阳能光伏电站已经到了理论成熟阶段,正在向实际应用阶段过渡,太阳能硅单晶的利用将是普及到全世界范围,市场需求量不言而喻。
单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则形成单晶硅回收。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅回收。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面,多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。目前,人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。 高纯度硅在石英中提取,以单晶硅为例,提炼要经过以下过程:石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割。 冶金级硅的提炼并不难。它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。这样被还原出来的硅的纯度约98-99%,但半导体工业用硅还必须进行高度提纯(电子级多晶硅纯度要求11个9,太阳能电池级只要求6个9)。而在提纯过程中,有一项“三氯氢硅还原法(西门子法)”的关键技术我国还没有掌握,由于没有这项技术,我国在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了,不仅提炼成本高,而且环境污染非常严重。
太阳能电池板的平均寿命约为20至30年。随着光伏产业的快速发展,建立了大量的太阳能生产企业,大量生产太阳能组件。25年后,太阳能组件已经逐渐完成了它的生命历程,并已走向衰落。据统计。到2050年,太阳能电池板的废料将高达数千万吨!
废弃的太阳能电池板必须回收利用,对环境负责。
它可以回收95%的晶体硅光伏板材料。以前,老化或损坏的太阳能板通常被送到玻璃回收设施,那里只有玻璃和铝框架被回收。剩下的被送进水泥炉焚烧。此外,玻璃回收厂只能回收太阳能电池板上的特殊玻璃,与其他普通玻璃混合,造成浪费。
光伏板也有寿命。含有重金属和有机物的废弃光伏板将被转化为电子垃圾。如果处理不当,会给环境带来巨大的污染,这与发展清洁能源的初衷背道而驰。
幸运的是,光伏组件中的大部分材料都是可回收的,除了玻璃、铝等可回收材料外,还包括银、镓、铟等稀有金属。
(2)多晶硅太阳电池板
在制造多晶硅太阳能电池板时,作为原材料的高纯硅不是被拉成单一产品,而是后来被浇铸成正方龙日晶硅锭的不同取向,然后用切割机切割成薄片,再加工成电池。因为硅片是由几个不同大小和取向的晶粒组成的。
因此,多晶硅太阳能电池板的转换效率低于单晶硅太阳能电池板。大规模生产的商用多晶硅太阳能电池板的转换效率高达16%-19%。
由于其制造成本低,近年来发展迅速,已成为太阳能电池的产量和市场份额。