光伏發電系統是利用太陽能電池直接將太陽能轉換成電能的發電系統。它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器等。
近20年來，硅基太陽能電池占全球太陽能電池總量的90%以上，單、多晶硅電池占80%以上。
據報道，到2020年單、多晶硅電池已經占市場份額的95%以上。
硅基太陽能電池分為單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池，其使用基礎原材料分別為直拉單晶硅(單晶硅片)和鑄造多晶硅/鑄造準單晶硅(鑄造多晶硅片/鑄造準單晶硅片)。
因此電池基礎原材料的質量控制是整個光伏發電系統的關鍵環節，其質量控制依據為各類產品對應的國家標準、地方標準及企業標準，標準制定的科學性、可操作性直接關系到企業產品質量控制水平，是保證產品質量穩定性、可靠性的重要支撐。
隨著光伏行業技術的更新，國內太陽能電池用晶體硅標準的問題也日益凸顯，主要集中以下方面。
太陽能電池用晶體硅產品命名不規范，產品國家標準與地方標準及企業標準格式不統一。
GB/T25076-2018《太陽能電池用硅單晶》所稱“硅單晶”與GB/T29054-2019《太陽能電池用鑄造多晶硅塊》所稱“多晶硅”產品名稱格式不統一；
GB/T26071-2018《太陽能電池用硅單晶片》所稱“太陽能電池用硅單晶片”與GB/T29055-2019《太陽能電池用多晶硅片》所稱“太陽能電池用多晶硅片”，以及與公開地方標準DB13/T1633-2012《太陽能級多晶硅片》所稱“太陽能級多晶硅片”產品名稱格式不統一。
#?GB/T26071-2018《太陽能電池用硅單晶片》中對于“間隙氧含量”“代位碳含量”兩項影響硅片質量的重要參數未做要求，間隙氧含量過大會造成“氧施主”現象，從而使硅片電阻率增大，電阻率又是決定太陽能電池輸出內阻的重要參數，從而影響電池光電轉效率，代位碳含量過大，會與其他雜質形成復合體，使硅片脆性變大，碎片率增大，還會帶來誘生缺陷，降低電池電性能。
#?GB/T25076-2018《太陽能電池用硅單晶》及GB/T26071-2018《太陽能電池用硅單晶片》中影響硅片質量的另一項重要參數“少數載流子復合壽命”值未規定是裸測試值還是鈍化測試值，少數載流子復合壽命裸測試值包含體復合壽命和表面復合壽命，而鈍化測試值為體復合壽命，二者有根本性區別，GB/T29054-2019《太陽能電池用鑄造多晶硅塊》及GB/T29055-2019《太陽能電池用多晶硅片》對于“少數載流子復合壽命”值的規定存在同樣問題。
#?GB/T26071-2018《太陽能電池用硅單晶片》及GB/T29055-2019《太陽能電池用多晶硅片》產品技術參數“表面質量”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，從而導致界面態密度增加，表面復合速率加快，少主載流子壽命變短，從而對半導體器件性能產生影響，“表面粗糙度”有現行有效國家標準GB/T29505-2013《硅片平坦表面的表面粗糙度測量方法》可以引用。
#?公開地方標準DB13/T1633-2012《太陽能級多晶硅片》10年未更新，部分龍頭企業制定的企業標準也存在超過備案期限未更新現象，隨著光伏行業技術的更新，關鍵技術指標均需要同步調整，這一現象已成為行業面臨的共性問題。
#?GB/T25076-2018《太陽能電池用硅單晶》標準中，方形、準方形硅單晶尺寸測試方法有自動測試儀測量和手動測量兩種，標準中采用手動測量方法，而未采用GB/T37213-2018《硅晶錠尺寸的測定激光法》自動測試儀測量法，手動測量方法人為誤差大且工作效率低。
#?GB/T29054-2019《太陽能電池用鑄造多晶硅塊》標準中“類單晶硅塊的缺陷密度”測試方法引用GB/T1544-2009《硅晶體完整性化學擇優腐蝕檢驗方法》而未引用GB/T37051-2018《太陽能級多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度測定方法》。
GB/T1544-2009《硅晶體完整性化學擇優腐蝕檢驗方法》適用范圍為晶向為<111>、<100>或<110>，電阻率為10-3~104Ω·cm，位錯密度為0~104cm-2之間的硅單晶錠或硅片中原生缺陷的檢驗，GB/T37051-2018《太陽能級多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度測定方法》適用范圍為太陽能級多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度的檢驗。
GB/T29054-2019《太陽能電池用鑄造多晶硅塊》標準中“類單晶硅塊”是大單晶體與多晶并存的結構，且缺陷在大單晶體與多晶晶界處密度更大。
太陽能電池用晶體硅檢測方法標準是伴隨著產品標準的發展而發展。隨著光伏行業快速發展，對產品技術要求也在不斷更新，同時各類檢測儀器層出不窮。
部分參數數值因檢測方法不同而存在差異，從對目前現行有效的檢測方法標準分析來看，還存在方法標準不統一、不兼容、不完善、不合理等現象。
太陽能電池用晶體硅片產品標準中參數“少數載流子壽命”值受硅片表面質量、硅片厚度、硅片表面鈍化與否、測試方法等因素影響，現行有效標準為GB/T1553-2009《硅和鍺體內少數載流子壽命測定光電導衰減法》、GB/T26068-2018《硅片和硅錠載流子復合壽命的測試非接觸微波反射光電導衰減法》，目前預審通過的《硅錠、硅塊和硅片中非平衡載流子復合壽命的測試非接觸渦流感應法》有望成為通行國家標準，非接觸渦流感應法作為目前企業通行的在線測試方式，三種測試方法由于測試原理不同，測試結果存在一定差異，造成生產企業對于國家標準測試方法采用率下降。
另外硅片表面質量、載流子表面復合效應對測試結果影響較大，因此硅片生產企業與下游電池生產企業在鈍化方式上存在差異，測試結果也存在較大差異。
GB/T25076-2018《太陽能電池用硅單晶》標準中“晶體完整性”采用GB/T1544-2009《硅晶體完整性化學擇優腐蝕檢驗方法》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《太陽能級多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度測定方法》明確采用采用Secco腐蝕液，來表征太陽能級多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度。
重鉻酸鉀為致癌物，具強腐蝕性、刺激性，可致人體灼傷，因此無論操作過程危險性，還是腐蝕過程中的廢氣、廢液對于環境保護都存在較大風險。
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研究中各種缺陷的檢驗，對于硅單晶缺陷的描述詳實，而缺少對于鑄造多晶硅，尤其是鑄造準單晶硅的缺陷描述內容。
而GB/T37051-2018《太陽能級多晶硅錠、硅片晶體缺陷密度測定方法》中對于鑄造多晶硅錠及硅片的缺陷類型描述待深入，標準中只列出了位錯、晶界、孿晶缺陷，對于鑄造準單晶缺陷類型未列出，鑄造準單晶硅由于其工藝的特殊性，除去準單晶區域單晶類型缺陷外，還存在大量單、多晶晶界，多塊底部籽晶分界線處，由于長晶速率差異性會導致誘導性微缺陷，這些缺陷的存在對于晶體硅片都是外引入的載流子“復合中心”，都會成為后續太陽能電池光電轉換效率降低的導火索。
本文對于現行有效的太陽能晶體硅產品國家標準及檢測方法國家標準中存在的問題進行了詳細的分析，對于產品標準中產品名稱格式不統一的問題，建議制定標準規范；
對于產品標準中部分關鍵技術參數缺失、部分產品標準中引用的測試方法標準不合理問題，建議修訂現行產品標準；
對于檢測方法標準存在的問題應對檢測技術進行深入研究，結合半導體晶體硅材料檢測方法來修訂現有標準，以利于整個光伏產業健康發展。
原文始發于微信公眾號（光伏產業通）：太陽能電池用晶體硅標準現狀分析
