太陽能多晶硅

太陽能是一種重要的、新的、有效的可再生清潔能源，其儲量巨大，沒有環境污染，充滿了誘人的前景。太陽能光電方面的研究和應用在全世界範圍內方興未艾，相關太陽能光電工業發展迅速，是令人矚目的朝陽產業。

本書着重從材料製備和性能的角度出發，闡述了主要的太陽能光電材料的基本製備原理、製備技術以及材料結構、組成對太陽電池的影響。太陽能光電材料包括直拉單晶硅、鑄造多晶硅、帶硅、非晶硅、多晶硅、GaAs、CdTe和CuInSe2（CuInS2）。

本書可供大專院校的半導體材料與器件、材料科學與工程以及太陽能光伏等能源領域的師生作為教學參考書，也可供從事相關研究和開發的太陽能相關行業科技工作者和企業工程師作為參考。

第1章 太陽能和光電轉換

1.1 太陽能

1.2 太陽能輻射和吸收

1.3 太陽能光電的研究和應用歷史

1.4 太陽電池的研究和開發

參考文獻

第2章 太陽能光電材料及物理基礎

2.1 半導體材料和太陽能光電材料

2.2 載流子和能帶

2.3 雜質和缺陷能級

2.4 熱平衡下的載流子

2.5 非平衡少數載流子

2.6 p-n結

2.7 金屬-半導體接觸和MIS結構

2.8 太陽能光電轉換原理——光生伏特效應

參考文獻

第3章 太陽電池的結構和製備

3.1 太陽電池的結構和光電轉換效率

3.2 晶體硅太陽電池的基本工藝

3.3 薄膜太陽電池

參考文獻

第4章 單晶硅材料

4.1 硅的基本性質

4.2 太陽電池用硅材料

4.3 高純多晶硅的製備

4.4 太陽能級多晶硅的製備

4.5 區熔單晶硅

4.6 直拉單晶硅

4.7 硅晶片加工

參考文獻

第5章 直拉單晶硅中的雜質和位錯

5.1 直拉單晶硅中的氧

5.2 直拉單晶硅中的碳

5.3 直拉單晶硅中的金屬雜質

5.4 直拉單晶硅中的位錯

參考文獻

第6章 鑄造多晶硅

6.1 概述

6.2 鑄造多晶硅的製備工藝

6.3 鑄造多晶硅的晶體生長

參考文獻

第7章 鑄造多晶硅中的雜質和缺陷

7.1 鑄造多晶硅中的氧

7.2 鑄造多晶硅中的碳

7.3 鑄造多晶硅中的氮

7.4 鑄造多晶硅中的氫

7.5 鑄造多晶硅中的金屬雜質和吸雜

7.6 鑄造多晶硅中的晶界

7.7 鑄造多晶硅中的位錯

參考文獻

第8章 帶硅材料

8.1 帶硅材料的製備

8.2 帶硅生長的基本問題

8.3 帶硅材料的缺陷和雜質

8.4 帶硅材料的氫鈍化和吸雜

參考文獻

第9章 非晶硅薄膜

第10章 多晶硅薄膜

第11章 GaAs半導體材料

第12章 CdTe和CdS薄膜材料

第13章 CuInSe2（CuInS2）薄膜材料

從工業化發展來看，重心已由單晶向多晶方向發展，主要原因為；

[1]可供應太陽電池的頭尾料愈來愈少；

[2] 對太陽電池來講，方形基片更合算，通過澆鑄法和直接凝固法所獲得的多晶硅可直接獲得方形材料；

[3]多晶硅的生產工藝不斷取得進展，全自動澆鑄爐每生產週期（50小時）可生產200公斤以上的硅錠，晶粒的尺寸達到釐米級；

[4]由於近十年單晶硅工藝的研究與發展很快，其中工藝也被應用於多晶硅電池的生產，例如選擇腐蝕發射結、背表面場、腐蝕絨面、表面和體鈍化、細金屬柵電極，採用絲網印刷技術可使柵電極的寬度降低到50微米，高度達到15微米以上，快速熱退火技術用於多晶硅的生產可大大縮短工藝時間，單片熱工序時間可在一分鐘之內完成，採用該工藝在100平方釐米的多晶硅片上作出的電池轉換效率超過14%。據報道，在50～60微米多晶硅襯底上製作的電池效率超過16%。利用機械刻槽、絲網印刷技術在100平方釐米多晶上效率超過17%，無機械刻槽在同樣面積上效率達到16%，採用埋柵結構，機械刻槽在130平方釐米的多晶上電池效率達到15.8%。

2012年12月份，多晶硅的進口均價已下跌至20.8美元/公斤，市場最低報價已到15美元/公斤。整體上看，2012年幾乎所有的多晶硅生產企業均處於虧損的狀態。進入2013年1月份後，隨着多晶硅生產廠家庫存的減少，國內多晶硅生產企業開始調高多晶硅市場報價，市場報價已上漲至21美元/公斤。行業普遍虧損導致較多的產能已開始退出，多晶硅價格將會維持在20-23美元/公斤之間才能覆蓋多晶硅企業的全成本，使得部分企業盈利。

11月26日，商務部發布2012年第84號公告，決定自即日起對原產於美國、歐盟、韓國的進口太陽能級多晶硅發起追溯徵税調查 ^[1]  。

此項調查是應國內產業申請發起的。國內申請企業主張，自商務部對美國、歐盟、韓國進口太陽能級多晶硅發起反傾銷和反補貼調查以來，上述國家和地區的多晶硅生產商和出口商在短期內大量突擊對中國出口，這種不公平貿易行為導致中國國內產業陷入困境，嚴重影響到即將實施的反傾銷税和反補貼税的救濟效果。

根據《中華人民共和國反傾銷條例》和《中華人民共和國反補貼條例》的規定，商務部決定對自上述國家和地區進口的太陽能級多晶硅發起追溯徵税調查，並將根據調查結果決定是否追溯徵收反傾銷税和反補貼税。

2014年1月20日，中國商務部公佈對太陽能級多晶硅反傾銷、反補貼調查的最終裁定，決定對原產於美國的進口太陽能級多晶硅產品徵收反傾銷、反補貼税。 ^[2]