一种低品质硅太阳能电池片制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种低品质硅太阳能电池片制造方法。
背景技术
目前，生产晶体硅电池的方法都是用高纯硅料，纯度在6N以上即99.9999％以上，拉成单晶棒或铸成多晶再切成片，再经过清洗制绒、扩散、刻蚀、二次清洗、沉积减反射膜、印刷电极、烧结等工艺，该种工艺成熟稳定，产品转换效率高、寿命可达20年，吸收光能转化为电能的效率可达17％；但缺点是消耗大量的高纯硅料，致使晶体硅太阳能电池成本高居不下，应用须靠国家财政补贴才能推广。
在晶体硅电池生产成本控制方面，包括扩大规模，革新工艺等，尽管已降低不少成本，但根据中国的国情，与火电，水电，核电的成本相比，还是高很多，有很大的差距，和常规能源在价格上竞争还有更大的差距，如晶体硅的发电成本约4元/KWH。
薄膜硅太阳能电池虽然成本低，但转换效率低，只有7％左右，衰减快，2年左右时间衰减到50％，这些特点决定了薄膜电池也不能大面积推广，只能适用于特定场合，薄膜电池的总市场份额不到硅太阳能电池的10％；另一种是碲化镉的薄膜电池，转换效率高，也不存衰减问题，但生产过程和使用后的废弃物存在巨大的环境污染隐患也无法大面积推广；还有一种镓铟铜硒系列膜电池，由于镓、铟都是稀有元素，大量的推广受到原材料的限制。
硅是地球上含量丰富的元素之一，在地球上仅次于氧，因此用硅作原料是取之不尽用之不竭，也无环境污染的问题，作为太阳能电池的原料，关键是降低成本，降低成本有二条路径：一是改进现有的工艺，使6N级的高纯硅成本降低；二是改进晶体硅电池片的生产工艺，使电池片的材料不需要6N级就能用。现在高纯硅料的生产方法有2种，一种是化学法(即西门子法)生产的高纯硅料纯度可达9N级以上，但技术复杂，投资大，成本高另外一种物理法(即冶金法)，用常规的冶炼工艺，目前可将硅提纯到5N以下，技术简单，投资少，成本不到前者的10％，但按现在工艺水平5N以下的硅料不能做出太阳能电池。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种低品质硅太阳能电池片制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：为解决5N以下的硅料不能做太阳能电池片的问题，先将5N以下的硅料按高纯硅料常规的加工方法，即用定向凝固的铸锭炉铸成锭或单晶生长炉拉成单晶棒，再成片，这种片结构上已经是多晶或单晶，但由于纯度太低，不能直接用太阳能电池片，但经过气相外延或液相外延在晶体硅上生长出一层高质量的晶体硅，根据外延的原理该外延层与基础层有同样的晶体结构，即基体是多晶结构，生长出来的外延层就是多晶，基体是单晶结构，生长出来的外延层就是单晶结构，再在外延层上用常规的扩散等工艺做出PN结。
本发明的有益效果是，由于太阳能电池片的PN结只有0.3-0.5μm的深度，外延层只要有1-5μm厚即能达到要求，这样本发明所述PN结具有高品质晶体硅的性能，从而可以节约大量高品质硅，显著降低晶体硅太阳能电池片的成本。
【附图说明】
图1是本发明示意图。
图中1.外延层，2.基体。
【具体实施方式】
如图1，为解决5N以下的硅料不能做太阳能电池片的问题，先将5N以下的硅料按高纯硅料常规的加工方法，即用定向凝固的铸锭炉铸成锭或单晶生长炉拉成单晶棒，再用切片机切成片，这种片结构上已经是多晶或单晶，但由于纯度太低，不能直接用太阳能电池片，但经过气相外延或液相外延在晶体硅上生长出一层高质量的晶体硅，即外延层，再在外延层上用常规的扩散等工艺做出PN结。根据外延的原理该外延层与基础层有同样的晶体结构，如基体是多晶结构，生长出来的外延层就是多晶，如基体是单晶结构，生长出来的外延层就是单晶结构。
将99％级的冶金级金属硅放入多晶定向凝固铸锭炉中，利用硅定向凝固过程的自排杂功能，硅中的杂质向上部集中，按常规铸锭工艺操作，冷却后取出硅锭，切除周边结晶差、杂质含量高的部分。取硅锭下部30％部分使用，其余部分经过回炉处理或作一般冶金硅使用，这时下部硅锭纯度约为4N-5N，先将硅锭切156×156mm地硅坯，用切片机切成0.2mm的硅片，先经过制绒工艺在硅片表面制出一层2-10μm厚的绒面，加工成基体(2)，再放入外延炉中外延生长一层厚1-5μm高纯(9N以上)晶体硅即外延层(1)，再经过常规扩散等工艺，制成太阳能电池片，其效果与全部用高纯晶体硅的效果基本一样；而大大的减少了高纯硅的用量，降低了成本。