[00144171]新型铸造高效硅片技术开发及其产业化应用

该项目所属科学技术领域为新能源光伏太阳能领域。属于"十二五"规划重点支持领域，江西省十大战略新兴产业。光伏产业的关键科学技术问题是：低成本、高转换效率的制备技术。铸造多晶硅占据了太阳能光伏市场60%以上，因此，如何降低铸造多晶硅制备成本，提高质量，是国内外学术及产业界关注的前沿科技问题之一。传统铸造多晶硅的制备技术主要采用定向凝固法，即在硅料完全融化后，在坩埚底部随机形核，然后逐渐向上生长形成多晶硅锭。由于初始形核没有得到有效控制，形核过程中容易产生位错并且导致晶向无规律、晶界不规则、晶粒不均匀等问题，严重影响其光电转换效率，增加制备成本，制约了光伏发电的进一步大规模应用。该项目在承担江西省战略新兴产业研发引导项目、江西省重点新产品等项目基础上，由江西赛维LDK（国家光伏工程技术研究中心）与浙江大学硅材料国家重点实验室强强联合，对铸造多晶硅杂质、缺陷、热场及晶体生长理论进行研究和技术创新，在国际上率先研发了一系列高光电转换效率的铸造多晶硅生长技术，其主要创新内容是：在世界上首先提出了"晶核诱导，控制形核"制备高效铸造多晶硅的机制，开发了多孔形核源技术、微晶形核源技术、高效涂层与坩埚等系列晶体生长技术；低成本籽晶制备、籽晶铺设铸造高效类单晶技术；位错检测技术；新型铸锭热场结构的设计。项目提出了"晶核诱导，控制形核"创新思路，避免了传统铸造多晶硅制备技术的随机形核的弱点，明显减少了位错密度，开发了M2、M3、高效类单晶等系列高光电转换效率的产品。其中高效多晶硅电池效率达到17.3-18.3%，高效类单晶硅电池效率18.0-18.5%，相比普通铸造多晶硅片16.8%的效率，已显著地提高了转换效率，降低了光伏发电成本。该项目拥有自主知识产权，已申请国家专利30项及PCT国际专利2项，获得授权专利11项（其中授权发明专利8项），发表SCI，EI以及核心期刊收录论文15篇，并参与出版1篇专著。4项成果通过省级或市级鉴定，均达到国际领先水平。牵头制定SEMI国际标准1项。该项目技术成果已经在赛维LDK应用推广，已形成了3GW高效硅片生产产能。产品畅销海内外，销售遍布欧、美、亚各地区，销售收入36.84亿元，新增利润6.21亿元，创收外汇3.06亿美元。高效多晶已经成为国际上太阳能光伏电池的主流硅产品，其原理在国际上得到了广泛的应用，引领整个行业进入高效多晶时代，在硅片的发展史上具有里程碑式的意义。