ОПТИМИЗАЦИЯ УРОВНЯ ЛЕГИРОВАНИЯ КРЕМНИЯ «СОЛНЕЧНОГО» КАЧЕСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРИГОДНОГО ОБЪЕМА СЛИТКОВ И КПД СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2015-2-103-109

Полный текст:


Аннотация

В ближайшем будущем поликристаллический кремний (ПК) «солнечного» качества (SoG) станет основным материалом для выращивания слитков мультикристаллического кремния (МКК), предназначенных для фотовольтаического (ФВ) производства, так как требует гораздо меньше энергии для очистки по сравнению с ПК, полученным в Сименс−процессе (ПК электронного качества).

Рассмотрено несколько видов ПК с различным уровнем содержания примесей (преимущественно бора и фосфора). Для каждого из этих видов ПК при выращивании их них слитков МКК в промышленном масштабе с использованием примесей бора и галлия оптимизированы выход годного кремния и эффективность солнечных элементов. Уровень легирования рассчитан таким образом, чтобы увеличить выход годного кремния из слитка МКК. После получения слитков проверено их качество (изменение удельного сопротивления по высоте кремниевых блоков, время жизни неосновных носителей заряда) и затем из пластин созданы солнечные элементы. За счет оптимизации уровня легирования выращены сопоставимые по выходу годного кремния слитки МКК из ПК SoG и ПК, полученного Сименс− процессом, а также изготовлены солнечные элементы, сопостовимые по эффективности преобразования солнечной энергии (КПД).

Исследование проведено на заводе Kazakhstan Solar Silicon в Усть−Каменогорске, с применением казахстанского и европейского ПК SoG, а также ПК, полученного Сименс− процессом. Печи для направленной кристаллизации для выращивания МКК изготовлены французской компанией ECM Technologies.


Об авторах

А. А. Бетекбаев
ТОО «МК «KazSilicon»
Казахстан

председатель наблюдательного совета,

Бастобе, 041011



Б. Н. Мукашев
ТОО «МК «KazSilicon»
Казахстан

профессор, доктор технических наук, академик НАН РК,

Бастобе, 041011



Л. Пеллисер
ECM Greentech
Франция

генеральный директор,

ул. Илер де Шардонне, д 109, Гренобль, 38100



Ф. Лай
ECM Greentech
Франция

PhD, технический директор,

ул. Илер де Шардонне, д 109, Гренобль, 38100



Г. Фортин
ECM Greentech
Франция

инженер,

ул. Илер де Шардонне, д 109, Гренобль, 38100



Л. Бунас
ECM Greentech
Франция

PhD, инженер,

ул. Илер де Шардонне, д 109, Гренобль, 38100



Д. М. Скаков
ТОО «МК «KazSilicon»
Казахстан

генеральный директор, 

Бастобе, 041011



А. А. Павлов
ТОО «МК «KazSilicon»
Казахстан

инженер,

Бастобе, 041011



Список литературы

1. Luque, A. Handbook of photovoltaic science and engineering / A. Luque, S. Hegedus. − Chichester (UK) : John Wiley and Sons Ltd, 2011. − 1162 p. DOI: 10.1002/9780470974704

2. Coletti, G. Impact of metal contaminations in silicon solar cells / G. Coletti, P. C. P. Bronsveld, G. Hahn, W. Warta, D. Macdonald, B. Ceccaroli, K. Wambach, N. L. Quang, J. M. Fernandez // Adv. Funct. Mater. − 2011. − V. 21, N 5. − P. 879—890. DOI: 10.1002/adfm.201000849

3. Becker J. S. State−of−the−art in inorganic mass spectrometry for analysis of high−purity materials / J. S. Becker, H. J. Dietze // Int. J. Mass Spectrom. − 2003. − V. 228. − P. 127—150. DOI: 10.1016/S1387−3806(03)00270−7

4. Школьник, В. С. Высокотехнологические производства для создания кремниевой солнечной энергетики в Казахстане / В. С. Школьник, А. А. Бетекбаев, Б. Н. Мукашев // Докл. НАН РК. − 2014. − № 1. − C. 5—19.

5. Mukashev, B. N. Upgrading of metallurgical grade silicon to solar grade silicon / B. N. Mukashev, A. A. Betekbaev, D. M. Skakov, I. Pellegrin, А. А. Pavlov, Zh. Bektemirov // Eurasian Chemico−Technological J. − 2014. − V. 16. − P. 309—313.

6. Betekbaev, A. A. КazPV project: Industrial development of vertically integrated PV production in Kazakhstan (from quartz processing up to production of solar cells and modules) / A. A. Betekbaev, B. N. Mukashev, К. Ounadjela, A. A. Pavlov, I. Pellegrin, V. S. Shcolnik // 24th Workshop on Crystalline Silicon Solar Cells and Modules: Materials and Processes. − Breckenridge (Colorado, USA), 2014. − P. 101—107.

7. Peral, A. Lifetime improvement after phosphorous diffusion gettering on upgraded metallurgical grade silicon / A. Peral, J. M. Míguez, R. Ordás, C. del Cañizo // Solar Energy Materials and Solar Cells. − 2014. − V. 130. − P. 686—689. DOI: 10.1016/j.solmat.2014.02.026

8. Sinton, R. A. Contactless determination of current−voltage characteristics and minority -carrier lifetimes in semiconductors from quasi−steady−state photoconductance data / R. A. Sinton, A. Cuevas // Appl. Phys. Lett. − 1996. − V. 69, N 17. − P. 2510—2512. DOI: http://dx.doi.org/10.1063/1.117723

9. Мукашев, Б. Н. Исследования процессов получения кремния и разработка технологий изготовления солнечных элементов / Б. Н. Мукашев, А. А. Бетекбаев, Д. А. Калыгулов, А. А. Павлов, Д. М. Скаков // Физика и техника полупроводников. − 2015. − Т. 49, вып. 10. − С. 1421—1428.

10. Burton, J. A. The distribution of solute in crystals grown from the melt. Pt 1: Theoretical / J. A. Burton, R. C. Prim, W. P. Slichter // J. Chem. Phys. − 1953. − V. 21, N 11. − P. 1987—1991. DOI: 10.1063/1.1698728.

11. Scheil, E. Bemerkungen zur schichtkristallbildung / E. Scheil // Z. Metallkd. − 1942. − Bd. 34. − S. 70—72.

12. Arora, N. D. Electron and hole mobilities in silicon as a function of concentration and temperature / N. D. Arora, J. R. Hauser, D. J. Roulston // IEEE Transactions on Electron Devices. − 1982. − V. 29, N 2. − P. 292—295. DOI: 10.1109/T−ED.1982.20698

13. Schmidt, J. Structure and transformation of the meta - stable boron− and oxygen−related defect center in crystalline silicon / J. Schmidt, K. Bothe // Phys. Rev. B. − 2004. − V. 69, N 2. − P. 24107—24115. DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.69.024107

14. Fourmond, E. Electrical properties of boron, phosphorus and gallium co−doped silicon / E. Fourmond, M. Forster, R. Einhaus, H. Lauvray, J. Kraiem, M. Lemiti // Energy Procedia. − 2011. − V. 8. − P. 349−354. DOI: 10.1016/j.egypro.2011.06.148

15. Myers, S. M. Mechanisms of transition−metal gettering in silicon / S. M. Myers, M. Seibt, W. Schroter // J. Appl. Phys. − 2000. − V. 88, N 7. − P. 3795—3819. DOI: http://dx.doi.org/10.1063/1.1289273.

16. Macdonald, D. H. Recombination and trapping in multicrystalline silicon solar cells. PhD Thesis. − The Australian national university, 2001.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Бетекбаев А.А., Мукашев Б.Н., Пеллисер Л., Лай Ф., Фортин Г., Бунас Л., Скаков Д.М., Павлов А.А. ОПТИМИЗАЦИЯ УРОВНЯ ЛЕГИРОВАНИЯ КРЕМНИЯ «СОЛНЕЧНОГО» КАЧЕСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРИГОДНОГО ОБЪЕМА СЛИТКОВ И КПД СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2015;18(2):103-109. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2015-2-103-109

For citation: Betekbaev A.A., Mukashev B.N., Pelissier L., Lay P., Fortin G., Bounaas L., Skakov D.M., Pavlov A.A. Doping Optimization of Solar Grade (SOG) Silicon Ingots for Increasing Ingot Yield and Cell Efficiency. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2015;18(2):103-109. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2015-2-103-109

Просмотров: 291

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)