光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它的主要部件是太陽(yáng)能電池、蓄電池、控制器和逆變器等。
近20年來(lái)，硅基太陽(yáng)能電池占全球太陽(yáng)能電池總量的90%以上，單、多晶硅電池占80%以上。
據(jù)報(bào)道，到2020年單、多晶硅電池已經(jīng)占市場(chǎng)份額的95%以上。
硅基太陽(yáng)能電池分為單晶硅太陽(yáng)能電池和多晶硅太陽(yáng)能電池，其使用基礎(chǔ)原材料分別為直拉單晶硅(單晶硅片)和鑄造多晶硅/鑄造準(zhǔn)單晶硅(鑄造多晶硅片/鑄造準(zhǔn)單晶硅片)。
因此電池基礎(chǔ)原材料的質(zhì)量控制是整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其質(zhì)量控制依據(jù)為各類產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)制定的科學(xué)性、可操作性直接關(guān)系到企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制水平，是保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性的重要支撐。
太陽(yáng)能電池用晶體硅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
隨著光伏行業(yè)技術(shù)的更新，國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池用晶體硅標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題也日益凸顯，主要集中以下方面。
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中產(chǎn)品
名稱格式不統(tǒng)一
太陽(yáng)能電池用晶體硅產(chǎn)品命名不規(guī)范，產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與地方標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式不統(tǒng)一。
GB/T25076-2018《太陽(yáng)能電池用硅單晶》所稱“硅單晶”與GB/T29054-2019《太陽(yáng)能電池用鑄造多晶硅塊》所稱“多晶硅”產(chǎn)品名稱格式不統(tǒng)一；
GB/T26071-2018《太陽(yáng)能電池用硅單晶片》所稱“太陽(yáng)能電池用硅單晶片”與GB/T29055-2019《太陽(yáng)能電池用多晶硅片》所稱“太陽(yáng)能電池用多晶硅片”，以及與公開地方標(biāo)準(zhǔn)DB13/T1633-2012《太陽(yáng)能級(jí)多晶硅片》所稱“太陽(yáng)能級(jí)多晶硅片”產(chǎn)品名稱格式不統(tǒng)一。
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中部分
關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)缺失
#?GB/T26071-2018《太陽(yáng)能電池用硅單晶片》中對(duì)于“間隙氧含量”“代位碳含量”兩項(xiàng)影響硅片質(zhì)量的重要參數(shù)未做要求，間隙氧含量過(guò)大會(huì)造成“氧施主”現(xiàn)象，從而使硅片電阻率增大，電阻率又是決定太陽(yáng)能電池輸出內(nèi)阻的重要參數(shù)，從而影響電池光電轉(zhuǎn)效率，代位碳含量過(guò)大，會(huì)與其他雜質(zhì)形成復(fù)合體，使硅片脆性變大，碎片率增大，還會(huì)帶來(lái)誘生缺陷，降低電池電性能。
#?GB/T25076-2018《太陽(yáng)能電池用硅單晶》及GB/T26071-2018《太陽(yáng)能電池用硅單晶片》中影響硅片質(zhì)量的另一項(xiàng)重要參數(shù)“少數(shù)載流子復(fù)合壽命”值未規(guī)定是裸測(cè)試值還是鈍化測(cè)試值，少數(shù)載流子復(fù)合壽命裸測(cè)試值包含體復(fù)合壽命和表面復(fù)合壽命，而鈍化測(cè)試值為體復(fù)合壽命，二者有根本性區(qū)別，GB/T29054-2019《太陽(yáng)能電池用鑄造多晶硅塊》及GB/T29055-2019《太陽(yáng)能電池用多晶硅片》對(duì)于“少數(shù)載流子復(fù)合壽命”值的規(guī)定存在同樣問(wèn)題。
#?GB/T26071-2018《太陽(yáng)能電池用硅單晶片》及GB/T29055-2019《太陽(yáng)能電池用多晶硅片》產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)“表面質(zhì)量”中，缺少“表面粗糙度”的要求，硅片表面粗糙度越大，亞表面損傷層越大，從而導(dǎo)致界面態(tài)密度增加，表面復(fù)合速率加快，少主載流子壽命變短，從而對(duì)半導(dǎo)體器件性能產(chǎn)生影響，“表面粗糙度”有現(xiàn)行有效國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T29505-2013《硅片平坦表面的表面粗糙度測(cè)量方法》可以引用。
#?公開地方標(biāo)準(zhǔn)DB13/T1633-2012《太陽(yáng)能級(jí)多晶硅片》10年未更新，部分龍頭企業(yè)制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也存在超過(guò)備案期限未更新現(xiàn)象，隨著光伏行業(yè)技術(shù)的更新，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均需要同步調(diào)整，這一現(xiàn)象已成為行業(yè)面臨的共性問(wèn)題。
部分產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中引用的
測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)不合理
#?GB/T25076-2018《太陽(yáng)能電池用硅單晶》標(biāo)準(zhǔn)中，方形、準(zhǔn)方形硅單晶尺寸測(cè)試方法有自動(dòng)測(cè)試儀測(cè)量和手動(dòng)測(cè)量?jī)煞N，標(biāo)準(zhǔn)中采用手動(dòng)測(cè)量方法，而未采用GB/T37213-2018《硅晶錠尺寸的測(cè)定激光法》自動(dòng)測(cè)試儀測(cè)量法，手動(dòng)測(cè)量方法人為誤差大且工作效率低。
#?GB/T29054-2019《太陽(yáng)能電池用鑄造多晶硅塊》標(biāo)準(zhǔn)中“類單晶硅塊的缺陷密度”測(cè)試方法引用GB/T1544-2009《硅晶體完整性化學(xué)擇優(yōu)腐蝕檢驗(yàn)方法》而未引用GB/T37051-2018《太陽(yáng)能級(jí)多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度測(cè)定方法》。
GB/T1544-2009《硅晶體完整性化學(xué)擇優(yōu)腐蝕檢驗(yàn)方法》適用范圍為晶向?yàn)?lt;111>、<100>或<110>，電阻率為10-3~104Ω·cm，位錯(cuò)密度為0~104cm-2之間的硅單晶錠或硅片中原生缺陷的檢驗(yàn)，GB/T37051-2018《太陽(yáng)能級(jí)多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度測(cè)定方法》適用范圍為太陽(yáng)能級(jí)多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度的檢驗(yàn)。
GB/T29054-2019《太陽(yáng)能電池用鑄造多晶硅塊》標(biāo)準(zhǔn)中“類單晶硅塊”是大單晶體與多晶并存的結(jié)構(gòu)，且缺陷在大單晶體與多晶晶界處密度更大。
太陽(yáng)能電池用晶體硅檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
太陽(yáng)能電池用晶體硅檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)是伴隨著產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展而發(fā)展。隨著光伏行業(yè)快速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品技術(shù)要求也在不斷更新，同時(shí)各類檢測(cè)儀器層出不窮。
部分參數(shù)數(shù)值因檢測(cè)方法不同而存在差異，從對(duì)目前現(xiàn)行有效的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)分析來(lái)看，還存在方法標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、不兼容、不完善、不合理等現(xiàn)象。
不同檢測(cè)方法檢
測(cè)結(jié)果存在差異
太陽(yáng)能電池用晶體硅片產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中參數(shù)“少數(shù)載流子壽命”值受硅片表面質(zhì)量、硅片厚度、硅片表面鈍化與否、測(cè)試方法等因素影響，現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)為GB/T1553-2009《硅和鍺體內(nèi)少數(shù)載流子壽命測(cè)定光電導(dǎo)衰減法》、GB/T26068-2018《硅片和硅錠載流子復(fù)合壽命的測(cè)試非接觸微波反射光電導(dǎo)衰減法》，目前預(yù)審?fù)ㄟ^(guò)的《硅錠、硅塊和硅片中非平衡載流子復(fù)合壽命的測(cè)試非接觸渦流感應(yīng)法》有望成為通行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，非接觸渦流感應(yīng)法作為目前企業(yè)通行的在線測(cè)試方式，三種測(cè)試方法由于測(cè)試原理不同，測(cè)試結(jié)果存在一定差異，造成生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法采用率下降。
另外硅片表面質(zhì)量、載流子表面復(fù)合效應(yīng)對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大，因此硅片生產(chǎn)企業(yè)與下游電池生產(chǎn)企業(yè)在鈍化方式上存在差異，測(cè)試結(jié)果也存在較大差異。
GB/T25076-2018《太陽(yáng)能電池用硅單晶》標(biāo)準(zhǔn)中“晶體完整性”采用GB/T1544-2009《硅晶體完整性化學(xué)擇優(yōu)腐蝕檢驗(yàn)方法》中<100>單晶常采用Secco腐蝕液，重鉻酸鉀作為主要腐蝕劑，GB/T37051-2018《太陽(yáng)能級(jí)多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度測(cè)定方法》明確采用采用Secco腐蝕液，來(lái)表征太陽(yáng)能級(jí)多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度。
重鉻酸鉀為致癌物，具強(qiáng)腐蝕性、刺激性，可致人體灼傷，因此無(wú)論操作過(guò)程危險(xiǎn)性，還是腐蝕過(guò)程中的廢氣、廢液對(duì)于環(huán)境保護(hù)都存在較大風(fēng)險(xiǎn)。
GB/T30453-2013《硅材料原生缺陷圖譜》適用于硅多晶、硅單晶、硅片和硅外延片等硅材料生產(chǎn)研究中各種缺陷的檢驗(yàn)，對(duì)于硅單晶缺陷的描述詳實(shí)，而缺少對(duì)于鑄造多晶硅，尤其是鑄造準(zhǔn)單晶硅的缺陷描述內(nèi)容。
而GB/T37051-2018《太陽(yáng)能級(jí)多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度測(cè)定方法》中對(duì)于鑄造多晶硅錠及硅片的缺陷類型描述待深入，標(biāo)準(zhǔn)中只列出了位錯(cuò)、晶界、孿晶缺陷，對(duì)于鑄造準(zhǔn)單晶缺陷類型未列出，鑄造準(zhǔn)單晶硅由于其工藝的特殊性，除去準(zhǔn)單晶區(qū)域單晶類型缺陷外，還存在大量單、多晶晶界，多塊底部籽晶分界線處，由于長(zhǎng)晶速率差異性會(huì)導(dǎo)致誘導(dǎo)性微缺陷，這些缺陷的存在對(duì)于晶體硅片都是外引入的載流子“復(fù)合中心”，都會(huì)成為后續(xù)太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率降低的導(dǎo)火索。
本文對(duì)于現(xiàn)行有效的太陽(yáng)能晶體硅產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中產(chǎn)品名稱格式不統(tǒng)一的問(wèn)題，建議制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；
對(duì)于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中部分關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)缺失、部分產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中引用的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)不合理問(wèn)題，建議修訂現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；
對(duì)于檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題應(yīng)對(duì)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入研究，結(jié)合半導(dǎo)體晶體硅材料檢測(cè)方法來(lái)修訂現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，以利于整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
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