回收厂处理寿终正寝的“晶体硅”光伏板。典型的晶体硅太阳能电池板由65-75%的玻璃、10-15%的铝制框架、10%的塑料和3-5%的硅制成。为了提率和安全性,回收厂使用自动机器人来完成太阳能电池板的拆解与分拣工作。
国际可再生能源署(IRENA)的一项研究证实:到2050年,世界范围内报废的光伏电池板数量将达到数千万吨(特别是在中国、美国、日本、印度和德国)——回收后价值将超过150亿美元。
仅在中国,2020年废弃的光伏组件就将达到2000万吨,是埃菲尔铁塔重量的2000倍。
在可再生能源逐渐替代石油能源的今天,进行太阳能电池板的长期回收基础设施建设对加快建设循环经济、真正实现可再生能源和经济的可持续发展,具有重要的意义。
在研究和生产中,硅材料与硅器件相互促进。在第二次世界大战中,开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。所用的硅纯度很低又非单晶体。1950年制出只硅晶体管,提高了人们制备硅单晶的兴趣。1952年用直拉法(CZ)培育硅单晶成功。1953年又研究出无坩埚区域熔化法(FZ),既可进行物理提纯又能拉制单晶。1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产纯硅,但不能满足制造晶体管的要求。
1956年研究成功氢还原三氯氢硅法。对硅中微量杂质又经过一段时间的探索后,氢还原三氯氢硅法成为一种主要的方法。到1960年,用这种方法进行工业生产已具规模。硅整流器与硅闸流管的问世促使硅材料的生产一跃而居半导体材料的。60年代硅外延生长单晶技术和硅平面工艺的出现,不但使硅晶体管制造技术趋于成熟,而且促使集成电路迅速发展。80年代初全世界多晶硅产量已达2500吨。硅还是有前途的太阳电池材料之一。用多晶硅制造太阳电池的技术已经成熟;无定形非晶硅膜的研究进展迅速;非晶硅太阳电池开始进入市场。
硅是元素半导体。电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb和0.1ppb。拉制单晶时要掺入一定量的电活性杂质,以获得所要求的导电类型和电阻率。重金属铜、金、铁等和非金属碳都是极有害的杂质,它们的存在会使PN结性能变坏。硅中碳含量较高,低于1ppm者可认为是低碳单晶。碳含量超过3ppm时其有害作用已较显著。硅中氧含量甚高。氧的存在有益也有害。直拉硅单晶氧含量在5~40ppm范围内;区熔硅单晶氧含量可低于1ppm。