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1、太陽(yáng)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(chǎng)主導(dǎo)地位的硅類太陽(yáng)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(zhǎng)石類礦物分選長(zhǎng)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(lái)源渠道,又有利于尾礦資源的綜合開(kāi)發(fā)利用。
硅類太陽(yáng)電池中,HIT太陽(yáng)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(yáng)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(guò)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(yáng)電池的開(kāi)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(zhǎng)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(cè)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(yáng)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(chǎng)重?fù)诫s,在背接觸勢(shì)壘En≤0.5 eV時(shí),電池的轉(zhuǎn)換效率不會(huì)受到背接觸勢(shì)壘的影響;當(dāng)背場(chǎng)低摻雜時(shí),在背接觸勢(shì)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(chǎng)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(yáng)電池的背場(chǎng);當(dāng)背場(chǎng)摻雜濃度等于其隙間缺陷態(tài)密度的1
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