花崗偉晶巖長石尾礦制多晶硅及HIT太陽電池模擬研究.pdf

1、太陽電池是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的核心元件，是整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)的核心。隨著占市場主導(dǎo)地位的硅類太陽電池的迅速發(fā)展，利用高品位石英巖礦物制備硅質(zhì)原料，資源消耗巨大;而花崗偉晶巖礦中的石英屬高溫石英，純度高，利用花崗偉晶巖型長石類礦物分選長石后得到的富含石英的尾礦，提純制備高純石英粉，則可能成為高品位石英巖礦物的替代資源，既拓寬了硅原料的來源渠道，又有利于尾礦資源的綜合開發(fā)利用。
　　硅類太陽電池中，HIT太陽電池的最高轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到24.7％，是

2、最有發(fā)展前景的太陽電池之一，但其影響效率的因素和相關(guān)機(jī)理尚未探明，若能通過模擬研究找出其影響因素及相關(guān)規(guī)律，將會(huì)對(duì)HIT太陽電池的開發(fā)應(yīng)用起到一定的促進(jìn)作用。
　　論文利用花崗偉晶巖精選鉀長石后的尾礦，采用“強(qiáng)磁選-酸浸-煅燒-水淬-二次酸浸”的提純工藝，制備出高純石英粉。第一次酸浸的工藝條件為15％鹽酸和15％草酸（按體積1∶1配比）的混酸攪拌浸出，液固比為6∶1，在50℃下酸浸6h;煅燒及二次酸浸的條件為1100℃下煅燒2h，

3、水淬后采用10％氫氟酸和10％鹽酸按1∶9配比的混酸溶液，液固比為3∶1，酸浸6h，濾出石英粉，洗滌、干燥，得SiO2含量為99.9928％、TFe含量為9.70×10-6的高純石英粉。
　　以高純石英粉為原料，氯化鈣為熔鹽，利用熔鹽電解法制備多晶硅。工藝條件為:電解溫度850℃、時(shí)間8h、電壓2.8 V，用5％氫氟酸和5％硝酸的混酸溶液酸浸，得到Si含量達(dá)到99.9762％的硅粉，雜質(zhì)含量符合冶金級(jí)硅的要求。利用該冶金級(jí)硅可制備

4、出標(biāo)準(zhǔn)直拉單晶硅片。
　　利用測試單晶硅片的部分性能參數(shù)和參考相關(guān)文獻(xiàn)獲得參數(shù)，主要模擬研究n型襯底上的HIT太陽電池。模擬研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)帶隙為2.10 eV的a-SiC作為發(fā)射層，其價(jià)帶帶尾特征能量Ed≤0.1 eV時(shí)，電池的轉(zhuǎn)換效率才能高于a-Si作為發(fā)射層時(shí)的轉(zhuǎn)換效率;當(dāng)背場重?fù)诫s，在背接觸勢壘En≤0.5 eV時(shí)，電池的轉(zhuǎn)換效率不會(huì)受到背接觸勢壘的影響;當(dāng)背場低摻雜時(shí)，在背接觸勢壘很小(如0.11 eV)的情況下，也能達(dá)到與

5、重?fù)诫s相同的轉(zhuǎn)換效率;當(dāng)背接觸復(fù)合占主要地位時(shí)，吸收層越厚電池的轉(zhuǎn)換效率越高;當(dāng)吸收層隙間缺陷復(fù)合占主要地位時(shí)，電池的轉(zhuǎn)換效率在某一厚度處達(dá)到峰值;當(dāng)背接觸復(fù)合速率較低時(shí)，少子遷移率越大，電池的轉(zhuǎn)換效率越高;當(dāng)背接觸復(fù)合速率較高時(shí)，少子遷移率越小，電池的轉(zhuǎn)換效率越高;在背場摻雜濃度NB≥1×1018 cm-3時(shí)，帶隙在1.60～1.92 eV范圍內(nèi)的寬帶隙薄膜硅材料比較適合作為HIT太陽電池的背場;當(dāng)背場摻雜濃度等于其隙間缺陷態(tài)密度的1