光伏发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器等。
近20年来，硅基太阳能电池占全球太阳能电池总量的90%以上，单、多晶硅电池占80%以上。
据报道，到2020年单、多晶硅电池已经占市场份额的95%以上。
硅基太阳能电池分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池，其使用基础原材料分别为直拉单晶硅(单晶硅片)和铸造多晶硅/铸造准单晶硅(铸造多晶硅片/铸造准单晶硅片)。
因此电池基础原材料的质量控制是整个光伏发电系统的关键环节，其质量控制依据为各类产品对应的国家标准、地方标准及企业标准，标准制定的科学性、可操作性直接关系到企业产品质量控制水平，是保证产品质量稳定性、可靠性的重要支撑。
随着光伏行业技术的更新，国内太阳能电池用晶体硅标准的问题也日益凸显，主要集中以下方面。
太阳能电池用晶体硅产品命名不规范，产品国家标准与地方标准及企业标准格式不统一。
GB/T25076-2018《太阳能电池用硅单晶》所称“硅单晶”与GB/T29054-2019《太阳能电池用铸造多晶硅块》所称“多晶硅”产品名称格式不统一；
GB/T26071-2018《太阳能电池用硅单晶片》所称“太阳能电池用硅单晶片”与GB/T29055-2019《太阳能电池用多晶硅片》所称“太阳能电池用多晶硅片”，以及与公开地方标准DB13/T1633-2012《太阳能级多晶硅片》所称“太阳能级多晶硅片”产品名称格式不统一。
# GB/T26071-2018《太阳能电池用硅单晶片》中对于“间隙氧含量”“代位碳含量”两项影响硅片质量的重要参数未做要求，间隙氧含量过大会造成“氧施主”现象，从而使硅片电阻率增大，电阻率又是决定太阳能电池输出内阻的重要参数，从而影响电池光电转效率，代位碳含量过大，会与其他杂质形成复合体，使硅片脆性变大，碎片率增大，还会带来诱生缺陷，降低电池电性能。
# GB/T25076-2018《太阳能电池用硅单晶》及GB/T26071-2018《太阳能电池用硅单晶片》中影响硅片质量的另一项重要参数“少数载流子复合寿命”值未规定是裸测试值还是钝化测试值，少数载流子复合寿命裸测试值包含体复合寿命和表面复合寿命，而钝化测试值为体复合寿命，二者有根本性区别，GB/T29054-2019《太阳能电池用铸造多晶硅块》及GB/T29055-2019《太阳能电池用多晶硅片》对于“少数载流子复合寿命”值的规定存在同样问题。
# GB/T26071-2018《太阳能电池用硅单晶片》及GB/T29055-2019《太阳能电池用多晶硅片》产品技术参数“表面质量”中，缺少“表面粗糙度”的要求，硅片表面粗糙度越大，亚表面损伤层越大，从而导致界面态密度增加，表面复合速率加快，少主载流子寿命变短，从而对半导体器件性能产生影响，“表面粗糙度”有现行有效国家标准GB/T29505-2013《硅片平坦表面的表面粗糙度测量方法》可以引用。
# 公开地方标准DB13/T1633-2012《太阳能级多晶硅片》10年未更新，部分龙头企业制定的企业标准也存在超过备案期限未更新现象，随着光伏行业技术的更新，关键技术指标均需要同步调整，这一现象已成为行业面临的共性问题。
# GB/T25076-2018《太阳能电池用硅单晶》标准中，方形、准方形硅单晶尺寸测试方法有自动测试仪测量和手动测量两种，标准中采用手动测量方法，而未采用GB/T37213-2018《硅晶锭尺寸的测定激光法》自动测试仪测量法，手动测量方法人为误差大且工作效率低。
# GB/T29054-2019《太阳能电池用铸造多晶硅块》标准中“类单晶硅块的缺陷密度”测试方法引用GB/T1544-2009《硅晶体完整性化学择优腐蚀检验方法》而未引用GB/T37051-2018《太阳能级多晶硅锭、硅片晶体缺陷密度测定方法》。
GB/T1544-2009《硅晶体完整性化学择优腐蚀检验方法》适用范围为晶向为<111>、<100>或<110>，电阻率为10-3~104Ω·cm，位错密度为0~104cm-2之间的硅单晶锭或硅片中原生缺陷的检验，GB/T37051-2018《太阳能级多晶硅锭、硅片晶体缺陷密度测定方法》适用范围为太阳能级多晶硅锭、硅片晶体缺陷密度的检验。
GB/T29054-2019《太阳能电池用铸造多晶硅块》标准中“类单晶硅块”是大单晶体与多晶并存的结构，且缺陷在大单晶体与多晶晶界处密度更大。
太阳能电池用晶体硅检测方法标准是伴随着产品标准的发展而发展。随着光伏行业快速发展，对产品技术要求也在不断更新，同时各类检测仪器层出不穷。
部分参数数值因检测方法不同而存在差异，从对目前现行有效的检测方法标准分析来看，还存在方法标准不统一、不兼容、不完善、不合理等现象。
太阳能电池用晶体硅片产品标准中参数“少数载流子寿命”值受硅片表面质量、硅片厚度、硅片表面钝化与否、测试方法等因素影响，现行有效标准为GB/T1553-2009《硅和锗体内少数载流子寿命测定光电导衰减法》、GB/T26068-2018《硅片和硅锭载流子复合寿命的测试非接触微波反射光电导衰减法》，目前预审通过的《硅锭、硅块和硅片中非平衡载流子复合寿命的测试非接触涡流感应法》有望成为通行国家标准，非接触涡流感应法作为目前企业通行的在线测试方式，三种测试方法由于测试原理不同，测试结果存在一定差异，造成生产企业对于国家标准测试方法采用率下降。
另外硅片表面质量、载流子表面复合效应对测试结果影响较大，因此硅片生产企业与下游电池生产企业在钝化方式上存在差异，测试结果也存在较大差异。
GB/T25076-2018《太阳能电池用硅单晶》标准中“晶体完整性”采用GB/T1544-2009《硅晶体完整性化学择优腐蚀检验方法》中<100>单晶常采用Secco腐蚀液，重铬酸钾作为主要腐蚀剂，GB/T37051-2018《太阳能级多晶硅锭、硅片晶体缺陷密度测定方法》明确采用采用Secco腐蚀液，来表征太阳能级多晶硅锭、硅片晶体缺陷密度。
重铬酸钾为致癌物，具强腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤，因此无论操作过程危险性，还是腐蚀过程中的废气、废液对于环境保护都存在较大风险。
GB/T30453-2013《硅材料原生缺陷图谱》适用于硅多晶、硅单晶、硅片和硅外延片等硅材料生产研究中各种缺陷的检验，对于硅单晶缺陷的描述详实，而缺少对于铸造多晶硅，尤其是铸造准单晶硅的缺陷描述内容。
而GB/T37051-2018《太阳能级多晶硅锭、硅片晶体缺陷密度测定方法》中对于铸造多晶硅锭及硅片的缺陷类型描述待深入，标准中只列出了位错、晶界、孪晶缺陷，对于铸造准单晶缺陷类型未列出，铸造准单晶硅由于其工艺的特殊性，除去准单晶区域单晶类型缺陷外，还存在大量单、多晶晶界，多块底部籽晶分界线处，由于长晶速率差异性会导致诱导性微缺陷，这些缺陷的存在对于晶体硅片都是外引入的载流子“复合中心”，都会成为后续太阳能电池光电转换效率降低的导火索。
本文对于现行有效的太阳能晶体硅产品国家标准及检测方法国家标准中存在的问题进行了详细的分析，对于产品标准中产品名称格式不统一的问题，建议制定标准规范；
对于产品标准中部分关键技术参数缺失、部分产品标准中引用的测试方法标准不合理问题，建议修订现行产品标准；
对于检测方法标准存在的问题应对检测技术进行深入研究，结合半导体晶体硅材料检测方法来修订现有标准，以利于整个光伏产业健康发展。
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原文始发于微信公众号（光伏产业通）：太阳能电池用晶体硅标准现状分析
