1 準(zhǔn)單晶硅的意義

光伏發(fā)電作為一種最具潛力的可再生能源利用方式，成為取代傳統(tǒng)的石化能源，支持人類可持續(xù)發(fā)展的主要技術(shù)，在最近幾年來獲得了飛速的發(fā)展。目前晶體硅太陽能電池占據(jù)著光伏產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)地位，多晶硅太陽能電池由于成本優(yōu)勢占據(jù)了晶體硅的大半市場。在晶體硅太陽能電池成本構(gòu)成中硅片占到了一半以上，因此降低硅片的成本，提高硅片的質(zhì)量，對于光伏行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義。

準(zhǔn)單晶硅，是通過鑄錠的方式形成的晶硅材料，在一定尺寸的硅片上表現(xiàn)為同一晶向的晶粒面積大于硅片總面積的50%。通過鑄錠技術(shù)形成準(zhǔn)單晶硅的功耗只比普通多晶硅多5%，所生產(chǎn)的準(zhǔn)單晶硅的質(zhì)量接近直拉單晶硅。簡單地說，這種技術(shù)就是用多晶硅的成本，生產(chǎn)單晶硅的技術(shù)。

由于多晶硅電池存在較多的晶界復(fù)合，以及所采用的酸制絨技術(shù)無法達到單晶硅堿制絨的完美制絨效果，一般的多晶硅電池光電轉(zhuǎn)化效率要低于單晶硅1~2%。通過鑄錠單晶硅技術(shù)，可以使多晶鑄錠爐生產(chǎn)出接近直拉單晶硅的準(zhǔn)單晶。在不明顯增加硅片成本的前提下，使電池效率提高1%以上。

2 準(zhǔn)單晶硅制造技術(shù)路線和技術(shù)難點

準(zhǔn)單晶硅的制造目前主要有兩種方法。一種是有籽晶的鑄錠，另一種是沒有籽晶的鑄錠。

有籽晶的鑄錠報道的比較多。從兩篇國內(nèi)的專利來看晶澳太陽能、精工科技和浙江大學(xué)都屬于有籽晶的鑄錠方式。這種技術(shù)首先把籽晶、硅料、摻雜劑放置坩堝中（籽晶鋪設(shè)在坩堝底部，在籽晶上面添加硅料和添加劑）；其次加熱熔化硅料（要控制好籽晶不被完全熔化），進入長晶階段；在長晶階段控制降溫，調(diào)節(jié)固液相的溫度梯度，使硅晶體沿未熔化的籽晶方向生長，待晶體長成后，經(jīng)退火冷卻得到大晶粒硅錠。這種技術(shù)的難點在于確保在第二步熔化硅料階段，籽晶不被完全融化，還有控制好溫度梯度的分布，這個是提高晶體生長速度和晶體質(zhì)量的關(guān)鍵。

無籽晶鑄錠類單晶的方法（BPsolar采用）基本和鑄錠多晶相同。其要點是精密控制定向凝固時的溫度梯度和晶體生長速度來提高多晶晶粒的尺寸大小，形成所謂的準(zhǔn)單晶。這種準(zhǔn)單晶硅片的晶界數(shù)量遠小于普通的多晶硅片。無籽晶的單晶鑄錠技術(shù)難點也在于控溫。
這兩種鑄錠類單晶技術(shù)都存在晶體生長速度與晶體質(zhì)量相互矛盾的關(guān)系。