新方法制作出高品质硅铸块单晶体可降低太阳能电池成本

近日，日本科学家在韩国釜山召开的第二十五届太阳光发电国际会议上宣布，日本科学技术振兴机构中岛公式一雄领导的一个研究小组首次利用50厘米直径的标准石英坩埚，制作出40厘米直径以上的高品质硅铸块单晶体。

目前的太阳能电池大部分是硅基电池，但其核心部分的硅结晶体品质较低且成本较高。太阳能电池企业为降低发电成本，都在积极开发高质量硅结晶和低成本制作技术。目前的主流方法是直拉单晶制造法（CZ法），使用60厘米直径的石英坩埚制作22厘米直径硅结晶体，一个切片只能制作一张通常尺寸（15.6厘米×15.6厘米）的硅晶片。CZ法制作大尺寸硅结晶需要更大尺寸的石英坩埚，因此降低成本比较困难。

研究小组采用了中岛公式一雄开发的新的结晶制作法“非接触坩埚法（NOC法）”。NOC法能够得到四倍以上面积的硅结晶，但温度控制比较困难。他们通过两台加热器与碳保热材料组合，实现了生成大结晶所需的大面积低温环境。由此，使用标准尺寸50厘米直径的石英坩埚，成功制作出40厘米直径以上的硅铸块单晶体，且能从一个断面切片制作出四张晶片。

研究小组下一步的目标是不断提高结晶质量，把结晶转位缺欠降低到零，从而使制作成本减少三成。