Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Выращивание из поликристаллического кремния солнечного качества квазимонокристаллических (mono-like) слитков методом направленной кристаллизации

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-3-194-205

Полный текст:

Аннотация

В целях повышения эффективности солнечных элементов и снижение затрат на производство разработан процесс получения слитков кремния, по так называемой mono-like-технологии. Mono-like-процесс предназначен для получения монокристаллических слитков при использовании технологии производства мультикристаллического кремния (МК-Si). При этом в качестве сырья используют поликристаллический кремний (ПК-Si) «солнечного» качества (solar grade — SoG), технология получения которого является менее затратной, чем очистка кремния газохимическим процессом (Сименс-процесс или его эквивалент). Использование ПК-Si SoG для выращивания слитков по mono-like технологии должно способствовать снижению затрат на получение слитков и пластин. Новые технологии производства солнечных элементов, использующие ПК-Si SoG, разрабатываются быстрыми темпами, так как это позволяет производить при меньших затратах солнечные элементы с достаточно высоким КПД. Именно поэтому mono-like-процесс апробирован и оптимизирован для казахстанского ПК-Si SoG. Изучено влияние более высокой концентрации примесей в ПК-Si SoG на образование кристаллических дефектов (главным образом дислокаций) в монокристаллических структурах. Для исследования свойств mono-like слитка, полученного в промышленных масштабах из казахстанского ПК-Si SoG, использованы визуализация монокристаллической структуры, картирование времени жизни неосновных носителей заряда и фотолюминесценция.

Об авторах

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

ул. Комарова, д. 1, Бастобе, 041011

Бетекбаев Азат Амргумарович — председатель наблюдательного совета



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

ул. Комарова, д. 1, Бастобе, 041011

Мукашев Булат Нигматович — профессор, доктор техн. наук, академик НАН РК



L. Pelissier
ECM Greentech
Франция

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

Pelissier Laurent — генеральный директор,



P. Lay
ECM Greentech
Франция

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

Lay Philippe — PhD, технический директор



G. Fortin
ECM Greentech
Франция

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

Fortin Gautier — инженер



L. Bounaas
ECM Greentech
Франция

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

Bounaas Lotfi — PhD, инженер



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

ул. Комарова, д. 1, Бастобе, 041011

Скаков Данел Маженович — генеральный директор



Д. А. Калыгулов
ТОО «МК «KazSilicon»
Казахстан

ул. Комарова, д. 1, Бастобе, 041011

Калыгулов Дастан Аисултанович



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

ул. Комарова, д. 1, Бастобе, 041011

Павлов Артем Александрович — инженер



Т. С. Турмагамбетов
ТОО «МК «KazSilicon»
Казахстан

ул. Комарова, д. 1, Бастобе, 041011

Турмагамбетов Тлеужан Сабиржанович



В. В. Ли
ТОО Kazakhstan Solar Silicon
Казахстан

ул. Согринская, д. 223/6, Усть-Каменогорск, 070017

Ли Владимир Васильевич — генеральный директор



Список литературы

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

2. Kirscht F., Heuer M., Käs M., Rakotoniaina J.-P., Jester T. Metallurgically refined silicon for photovoltaics // Proc. 6th Internat. Workshop on Crystalline Silicon for Solar Cells (CSSC-6). Aix-les-Bains (France): Institut National de L’Energie Solaire, 2012.

3. 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 вузов. Материалы электрон. техники. 2015. № 2. С. 103—109. DOI: 10.17073/1609-3577-2015-2-103-109

4. Mukashev B., Betekbaev A., Skakov D., Pellegrin I., Pavlov А., Bektemirov Zh. Upgrading of metallurgical grade silicon to solar grade silicon // Eurasian Chemico-Technological J. 2014. V. 16, N 4. P. 309—313. DOI: 10.18321/ectj11

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

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

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

8. Schmidt J., Bothe K. Structure and transformation of the metastable boron- and oxygen-related defect center in crystalline silicon // Phys. Rev. B. 2004. V. 69, N 2. P. 24107—24115. DOI: 10.1103/PhysRevB.69.024107

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

10. Duffar T., Nadri A. On the twinning occurrence in bulk semiconductor crystal growth // Scripta Mater. 2010. V. 62, Iss. 12. P. 955—960. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2010.02.034.

11. Bolling G. F., Tiller W. A. Growth from the Melt. III. Dendritic Growth // J. Appl. Phys. 1961. V. 32, Iss. 12. P. 2587—2605. DOI: 10.1063/1.1728359

12. Müller G. Crystal growth from the melt. Ser. Crystals. V. 12. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 1988. 138 p. DOI: 10.1007/978-3-642-73208-9

13. Jackson K. A. Actual concepts of interface kinetics. In book: Crystal Growth - From Fundamentals to Technology. Amsterdam: Elsevier, 2004. P. 27—53. DOI: 10.1016/B978-044451386-1/50004-0

14. Trempa M., Reimann C., Friedrich J., Müller G., Oriwol D. Mono-crystalline growth in directional solidification of silicon with different orientation and splitting of seed crystals // J. Crystal Growth. 2012. V. 351, Iss. 1. P. 131—140. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.04.035

15. Gong L., Wang F., Cai Q., You D., Dai B. Characterization of defects in mono-like silicon wafers and their effects on solar cell efficiency // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2014. V. 120, Pt. A. P. 289—294. DOI: 10.1016/j.solmat.2013.09.020

16. Amaral de Oliveira V., Tsoutsouva M., Lafford T., Pihan E., Barou F., Cayron C., Camel D. Sub-grain boundaries sources and effects in large mono-like silicon ingots for PV // 29th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. Amsterdam (Netherlands), 2014. P. 793—797. DOI: 10.4229/EUPVSEC20142014-2AV.1.52

17. Ervik T., Stokkan G., Buonassisi T., Mjøs Ø., Lohne O. Dislocation formation in seeds for quasi-monocrystalline silicon for solar cells // Acta Mater. 2014. V. 67. P. 199—206. DOI: 10.1016/j.actamat.2013.12.010

18. Gallien B. Contraintes thermomécaniques et dislocations dans les lingots de silicium pour applications photovoltaïque. PhD Thesis. Grenoble (France): Université de Grenoble, 2014.

19. Бетекбаев А. А., Мукашев Б. Н., Pelissier L., Lay P., Fortin G., Bounaas L., Скаков Д. М., Калыгулов Д. А., Турмагамбетов Т. С., Ли В. В. Сравнение характеристик солнечных элементов, изготовленных из мультикристаллического кремния, и кремния полученного по технологии moonlike // Физика и техника полупроводников. 2016. Т. 50, Вып. 8. С. 1106—1112.


Для цитирования:


Бетекбаев А.А., Мукашев Б.Н., Pelissier L., Lay P., Fortin G., Bounaas L., Скаков Д.М., Калыгулов Д.А., Павлов А.А., Турмагамбетов Т.С., Ли В.В. Выращивание из поликристаллического кремния солнечного качества квазимонокристаллических (mono-like) слитков методом направленной кристаллизации. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2017;20(3):194-205. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-3-194-205

For citation:


Betekbaev A.A., Mukashev B.N., Pelissier L., Lay P., Fortin G., Bounaa L., Skakov D.M., Kalygulov D.A., Pavlov A.A., Turmagambetov T.S., Lee V.V. Monolike ingot growth by directional solidification of Solar Grade silicon. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2017;20(3):194-205. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-3-194-205

Просмотров: 174


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


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