Солнечные панели из поликристаллического кремния

Внешне поликристаллический кремний представляет собой не однотонную поверхность, как монокристаллический кремний, а своеобразный узор из зернистых границ большого количества кристаллов. Кристаллы в нем, в отличие от монокристаллического кремния, имеют различную форму и ориентацию. Внешне поликристаллический кремний выделяется своим ярко-синим цветом, отличающим его от более темных монокристаллов кремния. Совершенствование производственных процессов позволяет повышать электрические показатели элементов из поликристаллического кремния, приближая их к характеристикам монокристаллических модулей. КПД солнечной панели из поликристаллического кремния около 10-12%.

Процесс производства не намного отличается от производства монокристаллического кремния, к тому же в нем используется кремний не самой высокой степени очистки и,соответственно, не такой дорогой. Создание поликристаллического кремния происходит при медленном охлаждении кремниевого расплава. В отличие от производства монокристаллов стадия вытягивания отсутствует, что делает весь процесс менее энергоемким и, соответственно, менее затратным.

Существуют технологии, позволяющие получать листы поликристаллического кремния, так называемым, «бесслитковым способом» непосредственно из кремниевого расплава. Листы получаются достаточно большой толщины от 100 до 300 мкм.

Оригинальной технологией получения листового поликристаллического кремния является еще один способ, называемый «the String Ribbon process» (полоса со струнами), при котором две струны из жаропрочного диэлектрика протягиваются через отверстия в графитовом тигле с расплавом кремния. Благодаря ограничивающему действию струн, представляющих собой натянутые волокна, происходит непрерывное вытягивание полоски кремниевого расплава. Ширина такой полоски составляет приблизительно 8 см, а толщина 100-150 мкм. Качество, производимого таким способом, листового поликристаллического кремния сопоставимо с качеством монокристаллического кремния, что делает возможным производство модулей с КПД 14%.

Еще один способ заключается в протягивании через расплав ленты из графитовой фольги, на обеих сторонах которой происходит кристаллизация кремния. Ленту, с кристаллизованным на ней кремнием, нарезают на листы требуемого размера, после чего производится термоокислительная обработка, в результате которой графит выгорает. В конечном итоге получаются два листа кремния толщиной около 150 мкм.

Наиболее простой и эффективный способ образования пластин поликристаллического кремния состоит в кристаллизации предварительно расплавленного на высокотемпературных подложках гранулированного или порошкообразного кремния и последующего отделения кристаллизованных пластин от подложек, используемых многократно. Ленты поликристаллического кремния состоят из столбчатых кристаллов, прорастающих на всю ее толщину. Способ очень высокопроизводителен, скорость процесса около 3 м/мин. Ширина полученной ленты составляет 20 см при толщине не более 1 мм. Однако, КПД модулей, изготовленных из таких лент, невысок — всего около 9 %.

Технологии получения ленточного кремния не получили пока еще широкого распространения и занимают лишь около 2% рынка. В нашей стране практически не встречаются.