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太陽能長晶用石英坩鍋(quartz crucible) Lab. 技術

電洽

結晶矽太陽電池使用之矽晶材料,因晶體結構的差異,可分為單晶矽(mono-crystalline)與多晶矽(multi-crystalline)兩種,前者將矽原料熔融後再以拉晶方式製作出單晶晶棒,後者是將矽原料熔融後以較低溫凝固成形的多晶晶錠,目前在使用上約有60%是以價格較低多晶矽片為主。

 

從長晶(crystal growth)技術趨勢來看,仍是以多晶矽(Multi-Si)為最多,其次則是單晶矽,薄膜(Thin Films)Ribbon Si則合佔不足10%。要生產單晶矽(mono-Si)的技術有Float Zone(FZ)Czochralski(CZ),而多晶矽則有IngotRibbon法,其中除了Ribbon法外,其餘的都需要切片(Slice)。現今CZ法以直徑125 mm為常見,未來則以直徑156 mm為目標,而Ingot未來則朝向208mmRibbon所製成的較小,未來應朝向125mm

 

至於多晶鑄造技術方面,則是加大鑄晶爐與縮短cycle time般對於250~300 kg的多晶鑄造而言,晶體成長速度為0.1~0.2 mm/min,其晶體生長時間為35~45 hr。石英坩鍋(quartz crucible)在晶體成長(1400)前不可發生有破裂現象,否則會產生漏湯現象,故石英坩鍋為多晶鑄造製程的重要耗材,興美材料(MeiTEK)目前已建立採用高純度石英粉末,透過精密陶瓷成形製程,經高溫燒結(sintering)得到合適的結晶度(crystalline)的實驗技術,可以與相關業者進行合作開發大尺寸石英坩鍋。