日本科學技術振興機構(JST)宣布,開發(fā)出了使用生產效率高的鑄造生長爐來制造單晶硅的新方法,并且,使用基于該方法制造的單晶硅錠的太陽能電池的轉換效率達到了19.14%。通過采用使用鑄造生長爐制造的單晶硅,實現了與利用直拉單晶制造法(CZ法)制造的單晶太陽能電池為同等水平的高效率和高成品率。
太陽能電池用硅晶圓方面,使用鑄造生長爐制造的多晶硅與使用CZ生長爐制造的單晶硅相比,生產效率高且價格便宜,因此太陽能電池市場有60%被多晶硅占據。但多晶硅存在兩方面的問題,一是形成優(yōu)良的多晶結構時,結晶品質會變差,因此轉換效率比單晶硅低1~1.5%;二是存在殘留變形,因此結晶品質的不均勻性較大,成品率低。
此次開發(fā)的非接觸坩堝法(NOC法)使用用于制造多晶硅錠的鑄造生長爐,并在熔液內獨創(chuàng)性地設置了低溫區(qū)域,可在不接觸坩堝壁的情況下使單晶生長(用來形成低溫區(qū)域的獨創(chuàng)經驗并未公開)。作為生長爐內容物的石墨夾具全部在真空中長時間高溫空燒,去除了雜質。另外還通過極力減慢單晶在生長中的上升速度和旋轉速度,降低了晶體位錯及氧濃度,減少了結晶缺陷。
此次利用由上述方法獲得的p型單晶硅錠,從全部區(qū)域均等切割出晶圓,使用該晶圓試制了Al-BSF(鋁背場)構造的太陽能電池,結果以極高的成品率實現了最大轉換效率達到19.14%、平均轉換效率達到19.0%的高效率太陽能電池。另外還成功試制出了直徑比達到坩堝直徑90%的單晶硅錠。今后,如果能使用更大的坩堝制造大容量單晶硅錠,這項技術便有望成為太陽能電池市場的主流。
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