单晶矽及多晶矽太阳能电池.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P Applications of Photovoltaic Technologies * 單(多)晶矽太陽能電池的製程技術 以規則性以及週期性進行三度空間分布地排列而成的鑽石結構 * Si的結晶型態 非晶矽的、多晶矽的、以及單晶矽的三種不同的結晶型態 * Solar PV Chain There are several steps from raw material to power systems MG-Si Silica Purification Casting Surface treatment assembly * 矽的製造過程 冶金級矽 (MG-Si) 多晶矽原料 (Poly-Si) 矽 (Quartz) 單晶矽 (sc-Si) 多晶矽 (mc-Si) 西門子製程 乙西爾製程 CZ FZ Casting Ribbon * 冶金級矽(MG-Si)的製程-1 冶金級矽材料的製程流程 - 碳熱還原製程法的示意圖 * 碳熱還原製程 (Carbothermic Reduction Process) 主反應 SiO2(s) ? 2C(s) ? Si(l) ? 2CO(g) ? CO2(g) 副反應 Si(l) ? 1/2O2(g) ? SiO(g) SiO(g) ? 1/2O2 ? SiO2(s) 冶金級矽(MG-Si)的製程-2 * 碳熱還原製程 (Carbothermic Reduction Process) 在內層高溫熱區：反應溫度在1,900~2,100?C 2SiO2(l) ? SiC(s) ? 3SiO(g) ? CO(g) SiO (g) ? SiC(s) ? 2Si(l) ? CO(g) 在外層低溫冷區：反應溫度小於1900?C SiO(g) ? 2C ? SiC(s) ? CO(g) 2SiO(g) ? Si(l) ? SiO2(s) 冶金級矽(MG-Si)的製程-3 * 冶金級矽(MG-Si) Si的純量約為98.5% 不存物如下所列 * 鑄型壓碎製程 (Casting Scratch Process) 西門子(Simen)製程法的製作流程示意圖 多晶矽原料(Poly-Si)的製程示意圖 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P * 多晶矽原料(Poly-Si)的製程-1 152 精煉製程 (Refining Process) 其主要的反應式如下： 3(SiO2) ? 4Al ? 3Si(l) ? 2(Al2O3) SiO2 ? 2Ca ? Si(l) ? 2(CaO) SiO2 ? 2Mg ? Si(l) ? 2(MgO) Si(l) ? O2 ? (SiO2) * 鑄型壓碎製程 (Casting Scratch Process) 第一階段化學反應式 Si(s)?3HCl?SiHCl3?H2 Si(s) ? 4HCl ? SiCl4 ? 2H2 SiCl4 ? H2 ? SiHCl3 ? HCl 3SiCl4 ? 2H2?Si ? 4SiHCl3 2SiHCl3 ? SiCl4 ? Si ? 2HCl 多晶矽原料(Poly-Si)的製程-2 * 鑄型壓碎製程 (Casting Scratch Process) 第二階段化學反應式 2SiHCl3 ? SiH2Cl2 ? SiCl4 SiH2Cl2 ? Si ? 2HCl HSiCl3 ? H2 ? Si ? 3HCl HSiCl3 ? HCl ? SiCl4 ? H2 多晶矽原料(Poly-Si)的製程-3 * 乙西爾製程法的製作流程示意圖 多晶矽原料(Poly-Si)的製程示意圖 * Solar cell – Sand to Si Silica Metallic Silica Refining Tricholoro Silicane Deposition Polycrystalline Si Addition of B or P Single crystalline Si Single crystalline Si Wafer Melting Slicing Multi-crystalline Si Multi-crystalline Si wafer * 單晶矽的製程技術 柴可夫斯基長晶法 (a) 以及浮動帶熔融長晶法 (b) * Czochralski (CZ) process: (CZ Si wafer) * Production of mc-Si mc-Si ingot Si melt Heat exchanger Direction solidificatio