由中科院福建物质结构研究所黄丰研究员主持完成的福建省科技重大专项专题“基于物理冶金法提纯太阳能级硅材料若干关键技术的研发与应用”于日前通过了福建省科技厅组织的验收。
据中科院福建物质结构研究所介绍，该专题针对基于物理冶金法提纯太阳能级硅材料关键技术的研发与应用，取得以下成果：基于热力学基本原理，确定去除硼元素与磷元素所需要的不同热力学条件，首次提出了纳米除硼的新技术并自主开发了高真空除磷和电子束除磷工艺技术；建成50公斤级的太阳能级硅材料的试验性工艺线，形成具有自主知识产权的完整工艺路线；所获得硅材料中硼含量达到0.5~0.6ppm，磷含量达到0.2~0.3ppm，纯度达到6N，少子寿命为16μs，并可在标准尺寸的单晶片上制备出平均效率15.5%的太阳能电池；建设了太阳能级硅材料标准分析测试平台、半导体光伏材料和器件的物理机制研究平台，成为国内首家通过了CMA计量认证的硅材料检测实验室。
该专题成果在降低能耗、解决太阳能行业的环境问题等方面具有应用前景。专题实施期间，研究人员利用相关成果指导合作企业进行技术改进，获得了预期效果；并为多家硅材料企业开展了700余项次测试服务，对企业改进和提升硅材料提纯技术提供了科学依据。
据了解，多晶硅制备技术主要有改良西门子法等化学方法，而冶金法等物理方法在对纯度要求相对不高的情况下也有一定的应用。相对于改良西门子法，物理法提纯太阳能级硅材料技术具有三大优点：一是电耗低，可大幅度的降低生产成本；二是建设周期短，一次性投入成本低，可大量生产；三是“三废”少，易于处理。
但是，目前国内采用冶金法最大的问题是产品质量的稳定性以及成品率。尽管其成本低，但需要更多地去除硼和磷等杂质，以提高纯度。否则，光电转化效率不能提高，衰减快，仍难以大规模应用。此外，由于冶金法制备的太阳能级多晶硅的固有特性，必须开发相应的电池片和组件制备技术，才能满足光伏产业对组件质量的要求。
