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【技術動態(tài)】產業(yè)化濕法黑硅技術詳解
日期:2015-10-09   [復制鏈接]
責任編輯:linpher 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]

2、產業(yè)化黑硅電池技術概述

早在2004年,日本京瓷公司引入了RIE多晶制絨技術。在2008年,以韓國公司為代表的設備廠家開始在中國推廣RIE技術。一些一線電池廠家對該技術也進行過小批量評估,由于較高的工藝成本以及組件功率收益不理想,該技術最終沒能推廣成功。近兩年,基于硅片廠家對金剛線切片技術導入的預期以及電池、組件技術的快速發(fā)展,RIE黑硅技術又逐漸進入業(yè)內技術人員的視野。同時,國產RIE設備也促進了該技術發(fā)展。但RIE設備的綜合性價比始終制約著該技術的大規(guī)模推廣。

另外一種可大規(guī)模產業(yè)化的黑硅技術是濕法黑硅技術。早在2006年,德國的Stutzmann小組即提出了金屬催化化學腐蝕的概念并在實驗室進行了初步的研究;直到2009年,美國國家可再生能源實驗室(NREL)的Branz博士提出了全液相黑硅制備方法,將濕法黑硅技術朝產業(yè)化方向又推進了一步。但是,他們一直未能解決好黑硅表面鈍化難題,使得濕法黑硅技術一直停留在實驗室階段。濕法黑硅技術基本原理如圖2所示,采用 Au、Ag等貴金屬粒子隨機附著在硅片表面,反應中金屬粒子作為陰極、硅作為陽極,同時在硅表面構成微電化學反應通道,在金屬粒子下方快速刻蝕硅基底形成納米結構。

圖2 金屬催化化學腐蝕原理圖

以上兩種產業(yè)化黑硅技術比較如下。

與常規(guī)的多晶電池相比,濕法黑硅電池不同之處在制絨這一工序,由于同樣采用濕法化學腐蝕工藝,與現有的常規(guī)電池工藝能很好的兼容。而RIE黑硅是在常規(guī)酸腐蝕后,再進行RIE形成納米絨面,最后通過化學腐蝕去除硅片表面的殘留物和離子轟擊帶來的損傷層。比常規(guī)多晶電池制程,增加了至少兩道工序。

3 、阿特斯?jié)穹ê诠桦姵丶夹g進展

阿特斯早在2009年開始黑硅技術調研,并選用濕法黑硅技術作為黑硅技術的首選,一直致力于產業(yè)化濕法黑硅技術的開發(fā)。

濕法黑硅技術產業(yè)化最關鍵的技術難點在于:一、通過納米微結構的優(yōu)化以及后道工序匹配,解決減反效果與其帶來的表面鈍化問題之間的矛盾;二、開發(fā)適合產業(yè)化的穩(wěn)定工藝流程以及成本控制,提高凈收益。如何設計合適的設備,確保該工藝能夠全天候穩(wěn)定運行,是產業(yè)化必須面對的問題。

阿特斯開發(fā)的濕法黑硅技術,可以實現不同類型的納米絨面。這些絨面包括:納米正金字塔、納米倒金字塔、納米柱、納米凹坑等,如圖3所示。對于不同類型的納米結構,其光學特性以及電學特性是不同的。光學特性主要是封裝后光學多次反射的角度和路徑不同,從而導致組件端光學增益的不同;電學特性主要是不同納米結構的尺寸以及表面積不同,從而導致表面鈍化的不同,進而影響最終電池的電性能。濕法黑硅的優(yōu)勢就在于,它可以調控不同類型的納米微結構,通過光學和電學性能上的匹配,實現濕法黑硅組件功率的最大化。

圖3 不同類型的濕法黑硅納米絨面結構

2012年底,阿特斯在實驗室實現濕法黑硅技術效率上的突破,隨后在向產業(yè)化轉移的過程中,通過不懈努力解決了諸多技術難題,于2014年12月將該技術成功推廣到生產線,在世界上首次實現濕法黑硅技術的產業(yè)化,使電池平均效率提升達到0.4%。表1是阿特斯產業(yè)化濕法黑硅電池典型電性能數據(所列各項均為與常規(guī)電池參照組相比的絕對增益)??刂坪秒姵毓に嚕_保效率提升和關鍵電性能參數的穩(wěn)定,對黑硅電池效率轉化成組件CTM至關重要。
 
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來源:阿特斯陽光電力
 
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