花岗伟晶岩长石尾矿制多晶硅及hit太阳电池模拟研究

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1、分类号TD985UDC622．7学校代码10147密级公开博士学位论文花岗伟晶岩长石尾矿制多晶硅及HIT太阳电池模拟研究ResearchonPreparationofPolysiliconwithGraniticPegmatiteFeldsparTailingsandHITSolarCellby^‘’‘Simulation作者姓名张研研指导教师任瑞晨(教授)申请学位工学博士学位学科专业矿物加工工程研究方向矿物资源综合加工利用辽宁工程技术大学关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽主王墨堇本太堂有关保留、使用学位论文的规定，同意辽宝王猩堇丕太堂保留并向国家有关部门

2、或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：兰拯垄l聋一导师签名：滥一二一．bI中年6只

3、6日．2．-o，4年占只，舌B致谢首先，感谢我的导师任瑞晨教授。论文从选题、试验、结果分析到最后的文章撰写和修改都是在导师任教授的悉心指导下完成的。任教授渊博的知识、卓越的才智、严谨的治学态度以及对工作认真负责、乐此不疲的精神，给了我在学业上极大的帮助和鼓舞。任教授品格高尚，和蔼可亲，关心学生。在四年的博士期间我从任老

4、师身上不仅学会了严谨的学术创新思想，而且学会了对生活乐观向上的积极态度。在撰写论文的过程中，特别感谢矿业学院的李彩霞博士给予的大力支持和帮助；感谢矿业学院的马志军副教授、翁兴媛副教授、王秀兰老师给予的关心和支持；衷心的感谢材料学院的杨绍斌教授、李刚教授、孙跃军教授给予的有益指导和修改意见。感谢渤海大学数理学院高亚军教授、史力斌教授、李明标副教授和费英高级实验师给予的关心和帮助；感谢渤海大学新能源学院吴志颖教授和陆晓东副教授给予的大力支持。感谢张乾伟、程明、程强、庞鹤、刘健、王金龙和宋金虎等师弟在试验和撰写论文过程中给予的有益讨论和帮助，在此希望他们在今后的工作中取得佳绩。感谢辽

5、宁工程技术大学矿业学院和研究生院对我的培养。感谢教育部科学技术重点项目和导师横向课题对论文的资助。感谢论文所引用的参考文献的各位作者。我还要感谢我的爱人陈祺和我的双方父母对我在学业上的理解、帮助和支持，使我在生活上没有后顾之忧，能够潜心学习和钻研。在我整个博士学习期间，涵盖了他们的辛苦和关怀，在此致以最衷心的感谢。最后，我希望通过本文向所有曾经在学业和生活上关心、帮助过我的人给予我最崇高的谢意和最美好的祝愿。摘要太阳电池是实现光电转换的核心元件，是整个光伏产业的核心。随着占市场主导地位的硅类太阳电池的迅速发展，利用高品位石英岩矿物制备硅质原料，资源消耗巨大；而花岗伟晶岩矿中的石

6、英属高温石英，纯度高，利用花岗伟晶岩型长石类矿物分选长石后得到的富含石英的尾矿，提纯制备高纯石英粉，则可能成为高品位石英岩矿物的替代资源，既拓宽了硅原料的来源渠道，又有利于尾矿资源的综合开发利用。硅类太阳电池中，HIT太阳电池的最高转换效率已达到24．7％，是最有发展前景的太阳电池之一，但其影响效率的因素和相关机理尚未探明，若能通过模拟研究找出其影响因素及相关规律，将会对HIT太阳电池的开发应用起到一定的促进作用。论文利用花岗伟晶岩精选钾长石后的尾矿，采用“强磁选．酸浸．煅烧．水淬．二次酸浸”的提纯工艺，制备出高纯石英粉。第一次酸浸的工艺条件为15％盐酸和15％草酸(按体积1：

7、1配比)的混酸搅拌浸出，液固比为6：l，在50℃下酸浸6h；煅烧及二次酸浸的条件为1100℃下煅烧2h，水淬后采用10％氢氟酸和10％盐酸按1：9配比的混酸溶液，液固比为3：l，酸浸6h，滤出石英粉，洗涤、干燥，得Si02含量为99．9928％、TFe含量为9．70x10由的高纯石英粉。以高纯石英粉为原料，氯化钙为熔盐，利用熔盐电解法制备多晶硅。工艺条件为：电解温度850oC、时间8h、电压2．8V，用5％氢氟酸和5％硝酸的混酸溶液酸浸，得到Si含量达到99．9762％的硅粉，杂质含量符合冶金级硅的要求。利用该冶金级硅可制备出标准直拉单晶硅片。利用测试单晶硅片的部分性能参数和参

8、考相关文献获得参数，主要模拟研究n型衬底上的HIT太阳电池。模拟研究发现：当带隙为2．10eV的a．SiC作为发射层，其价带带尾特征能量Ed≤O．1eV时，电池的转换效率才能高于a．Si作为发射层时的转换效率；当背场重掺杂，在背接触势垒En≤0．5eV时，电池的转换效率不会受到背接触势垒的影响；当背场低掺杂时，在背接触势垒很小(如0．1leV)的情况下，也能达到与重掺杂相同的转换效率；当背接触复合占主要地位时，吸收层越厚电池的转换效率越高；当吸收层隙间缺陷复合占主要地位时，电池的转换效率在某