项目计划书-太阳能单晶炉拉制N型晶棒的方法研究

企业技术开发项目计划书项目名称太阳能单晶炉拉制N型晶棒的方法研究企业名称（盖章）企业法定代表人（签名）项目负责人张燕清电话项目起止时间2014年10月至2015年9月填报日期2014年10月15日江苏镇江大成新能源有限公司一、立项依据从理论上来讲，不管是硼掺杂的P型硅片或是磷掺杂的N型硅片都可以用来制备太阳电池，但是目前世界上大部分的晶体硅太阳电池生产厂家都采用硼掺杂的P型硅片生产太阳电池。原因是N型硅片制备的太阳电池开路电压和填充因子较低，并且N型硅太阳电池在长期使用或存放时性能会有所退化;而在P型硅片上形成N+发射结比在N型硅片上形成P+结在工业化生产中更容易实现。近年来随着科技的发展，原来困扰N型硅太阳电池的技术难题逐渐被攻克，而且目前主流的工业化生产的P型硅太阳电池效率已经可以稳定在18%以上，要想在不增加成本的情况下进一步提高已非常困难，于是人们开始把目光投向少数载流子寿命比P型硅高得多的N型硅，并取得了很大的进展。N型硅的优点：①P型硅太阳能电池具有转换效率高，技术成熟等优点，占有世界太阳能电池产量的绝大部分。但在制造过程中，扩散制结工艺需要在温度约1000℃进行，工艺复杂、成品率低的缺点。而N型硅太阳能电池生产工艺可在200℃以下进行，符合低成本、高产量、高效率的要求。②相同电阻率的N型硅片的少数载流子寿命比P型硅片高。（注：少数载流子寿命反映了太阳能电池表面和基体对光生载流子的复合程度，即反映了光生载流子的利用程度，少数载流子寿命越高，太阳能电池的短路电流、开路电压也会提高。是太阳能电池设计、生产的重要参数，但其会受到高温处理过程的影响）。③N型硅片对金属污染的容忍度要高于P型硅片。二、开发内容和目标1、项目主要内容、目标及关键技术主要内容：同掺硼硅单晶的生长工艺相同拉制N型晶棒。目标：对规模化制备拉制N型硅单晶进行实际操作的先期验证。验证N型硅单晶的电阻率控制。检验电池片转换效率的衰减。各项参数指标设定：①电阻率：n型（2-12）《注：因磷分凝系数较小，所以晶棒电阻波动较大》;②氧含量：O≤20ppma;少子寿命：τ≥1000μs③其他尺寸、外观、性能与原要求一样；关键技术：对于硼掺杂的直拉法太阳能电池片，当它暴露在阳光下，电池性能会衰减，并最终达到一个稳定的效率，这就是光照衰竭效应。其形成原因是直拉硅材料中的替位硼和间隙氧在光照下会形成硼氧复合体，降低少数载流子的寿命和扩散长度，从而导致电池片转换效率变低。经过实验证明，以磷掺杂的N型直拉单晶硅片没有出现光照衰竭效应。注意事项：①多晶硅的选用，由于其掺杂特性，选用的电子级多晶硅。②电阻率控制，由于磷的分凝系数只有0.35，小于硼的0.65，导致晶棒电阻率波动较大。为了是拉制晶棒电阻率均匀性，设定参数需头部拉速偏高，尾部偏低（克服重力效应和蒸发效应）。③选用保温性能好的进口碳毡。④投料量暂定110kg。2、技术创新之处拉制N型晶棒，生产N型电池片克服光照衰竭效应，提高电池片转换效率。三、开发试验方法及技术路线理论分析：N型电池片的优缺点及市场发展需求。可行性分析：同掺硼硅单晶的生长工艺相同拉制N型晶棒。材料准备：一套新石墨件热场、石英坩埚、进口软毡、330kg电子级原生多晶硅、单质磷、一套新的拆装炉工具。工艺及参数设定：注意掺杂磷时工艺以及拉速的设定，保证拉制晶棒电阻率均匀性好。数据采集：统计拉晶状况以及头尾电阻率及少子寿命和氧碳含量。以及后道电池片数据反馈及统计。实验数据分析：通过数据采集、分析，对拉晶及掺杂工艺进行修正。实验小结：得出拉制N型晶棒的实验报告。四、现有开发条件和工作基础1、承担单位开展本项目的优势本公司有完整的电池片生产流程，可以更好的完成实验。五、计划进度（包括总的研究期限、年度计划进度）本项目实施总的研究开发期限：2014年10月至2015年9月项目具体研究开发计划：各阶段划分与主要内容计划完成期限理论分析阶段201.11.14-2014.11.16需求分析阶段2014.11.17-2014.11.20材料准备阶段2014.11.21-2014.11.30实验实施阶段2014.12.1-20114.12.10数据分析及统计阶段2014.12.11-2014.12.20实验小结2014.12.31六、经费预算项目预计总经费50万元项目经费支出预算表单位：万元经费支出预算科目预算数2014年年新产品设计费工艺规程制定费设备调试费用于研究开发的原材料、半成品试制费技术图书资料费中间实验费用于研究开发的仪器设备折旧研究人员工资委托其他单位进行科研试制的费用与技术开发有关的其他费用合计总计七、主要（大中型）仪器设备清单名称数量用途折旧方法折旧年限电脑1计算机绘图平均年限法10年傅里叶红外氧碳含量测试仪1用于测量氧碳含量平均年限法10年四探针测试仪1用于测量电阻平均年限法10年极性测试仪1用于测量极性平均年限法10年汉虹85单晶炉10拉制实验晶棒平均年限法10年少子寿命测试仪1用于测量少子寿命平均年限法10年其他常规工具若干用于实验样片平均年限法10年八、技术研究开发机构名称及情况该项目由江苏镇江大成新能源有限公司自主研发，公司研发部承担策划项目设计方案，模型设计及制造，样机制作及试验，并实施项目产品研发过程的检测。九、主要研究人员情况序号姓名性别文化程度备注