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(lái)獲得了飛速的發(fā)展。目前晶體硅太陽(yáng)能電池占據(jù)著光伏產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)地位，多晶硅太陽(yáng)能電池由于成本優(yōu)勢(shì)占據(jù)了晶體硅的大半市場(chǎng)。在晶體硅太陽(yáng)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(duì)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(guò)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(guò)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(jiǎn)單地說(shuō)，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(wú)法達(dá)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(guò)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(diǎn)

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(méi)有籽晶的鑄錠。

有籽晶的鑄錠報(bào)道的比較多。從兩篇國(guó)內(nèi)的專利來(lái)看晶澳太陽(yáng)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(jìn)入長(zhǎng)晶階段；在長(zhǎng)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(zhǎng)，待晶體長(zhǎng)成后，經(jīng)退火冷卻得到大晶粒硅錠。這種技術(shù)的難點(diǎn)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(gè)是提高晶體生長(zhǎng)速度和晶體質(zhì)量的關(guān)鍵。

無(wú)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(diǎn)是精密控制定向凝固時(shí)的溫度梯度和晶體生長(zhǎng)速度來(lái)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(yuǎn)小于普通的多晶硅片。無(wú)籽晶的單晶鑄錠技術(shù)難點(diǎn)也在于控溫。
這兩種鑄錠類單晶技術(shù)都存在晶體生長(zhǎng)速度與晶體質(zhì)量相互矛盾的關(guān)系。