太陽(yáng)能電池片中的硅片是怎么制作的？

硅片其實(shí)就是太陽(yáng)能電池片的原始模樣，硅片的制造過(guò)程其實(shí)并不復(fù)雜，首先第一步制造硅錠，在這一步要用到坩堝，坩堝又叫礦熱爐或電弧電爐，通常材質(zhì)為石墨，直徑為12米，中間還有兩根三米長(zhǎng)的石墨電極用來(lái)加熱，石墨跟鉆石是親戚，是碳的一種同素異形體，同素異形體就是元素相同，但是排列方式不同而形成不同性質(zhì)的單質(zhì)，通俗來(lái)講就是雞蛋可以是煮雞蛋也可以是炒雞蛋，石墨的熔點(diǎn)高達(dá)3800℃，膨脹系數(shù)卻很小，所以石墨坩堝成為了最理想的冶煉設(shè)備。

 

先在坩堝中放入60噸左右的硅石，再加入25噸左右的煤炭和木屑，在2000攝氏度的高溫作用下使二氧化硅逐漸熔化，并與碳元素產(chǎn)生還原反應(yīng)，這里面的主反應(yīng)為二氧化硅與碳生成硅單質(zhì)與一氧化碳，次級(jí)反應(yīng)則發(fā)生在爐內(nèi)溫度較低的地方生成碳化硅，冶煉出的硅經(jīng)過(guò)冷凝就得到了相對(duì)純潔的硅錠，這就是純度約為98％-99％的冶煉級(jí)工業(yè)硅，但是仍含有少量的鐵和鋁等雜質(zhì)。

 

第二步就是工業(yè)硅的提純，比較主流的方法就是借助氯化氫氣體進(jìn)行提純，具體操作就是將硅錠粉碎成渣，在325度的高溫下硅渣會(huì)與氯化氫反應(yīng)生成氫氣和三氯硅烷，以及三氯化鐵、三氯化鋁、四氯化硅等雜質(zhì)，利用這些氣體不同的沸點(diǎn)，通過(guò)冷凝器和蒸餾塔對(duì)溫度進(jìn)行控制，分離出沸點(diǎn)較低的三氯硅烷氣體，再將高純度的三氯硅烷還原成固態(tài)硅，方法就是在1100℃的高溫環(huán)境中通入氫氣，生成硅、氯化氫和四氯化硅，在1100℃的溫度下只有硅是固態(tài)的，所以在反應(yīng)爐中我們會(huì)看到黑色的硅棒慢慢的生長(zhǎng)出來(lái)，大約在一周的時(shí)間能夠積累250公斤左右的硅棒，硅含量可以高達(dá)99.999999999％。

        此時(shí)的硅棒就是多晶硅，多晶硅的含義是指其晶體框架結(jié)構(gòu)不均勻，整體是由眾多不規(guī)則的小晶體構(gòu)成，到這一步就可以制造多晶硅太陽(yáng)能電池片了，至于單晶硅電池片是如何制作的，我們下期再講。