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多晶硅太阳电池酸腐蚀绒面制作技术导读

供稿人:路炜  供稿时间:2010-11-10   关键字:多晶硅  太阳电池  酸腐蚀  绒面  
目前,太阳能光伏市场中多晶硅(mc-Si)太阳电池所占据的份额是最大的。但是mc-Si太阳电池的效率总体上没有单晶硅太阳电池的高。要缩小mc-Si太阳电池与单晶硅太阳电池之间效率上的差距,提高mc-Si表面对光的吸收是最有希望的办法,也就是采用绒面技术。目前,已经出现的mc-Si绒面技术主要有机械刻槽、等离子蚀刻和各向同性的酸腐蚀。其中,酸腐蚀绒面技术可以比较容易地整合到当前的太阳电池处理工序中,应用起来基本上是成本最低的,是最有可能广泛应用的mc-Si太阳电池绒面技术[1]。
 
关于多晶硅太阳电池绒面制作方法,国内中山大学利用激光束在多晶硅片表面密集扫描,使扫描区域内的硅材料发生熔融、气化和溅出反应,在多晶硅片表面形成微米级的凹凸结构,经化学处理后的最佳表面反射率可以达到10%[2];
 
常州天合光能有限公司首先在硅片表面随机喷涂二氧化硅或光阻材料保护颗粒,然后将硅片置于氢氟酸和硝酸的混合液中制绒,喷涂在硅片表面的颗粒作为刻蚀保护层降低此处反应速率,从而降低硅片表面的平整度和反射率[3];
 
厦门大学在预处理后的多晶硅硅片表面的光刻胶材料上进行全息记录(光学元件为全息光栅),经曝光、显影制作二维周期性微结构,以光刻胶为结构模版,采用酸性腐蚀液将六角周期性的微结构图样制作进硅材料[4]。
 
国外BHARAT HEAVY ELECTRICALS LTD采用自掩膜(self-masking)和低能量反应离子刻蚀(RIE)工艺制绒,表面形成随机分布的纳米结构,电池最大效率由12.7%(未用RIE)提高到达15.1%[5];
 
韩国UNIV KOREA IND&ACADEMIC COLLABORATION的太阳能电池硅表面制绒方法包括模板制备,即首先制备包含系列凹部的模具,将模板熔体沉积在模具上然后硬化,除去模具获得包含与所述凹部对应之空洞的模板,以模板作为掩膜对多晶硅基体进行蚀刻,模板包含聚二甲硅氧烷[6]。
 
表1:国内外各种多晶硅太阳电池的光电转换效率
 
北京中科信[7]
无锡尚德[10]
印度BHARAT[5]
美国Georgia大学[8]
荷兰帝斯曼[9]
光电转
换效率
15.0%
17%
15.1%
16.7%
突破17%
工艺
类别
绒面化、SiN减反射膜
澳大利亚NSW大学PERL技术
反应离子刻蚀(RIE)制绒
收集漫射、SiNx加氢
KhepriCoat太阳能防反射涂层
 
 
参考文献:
1、 题目:多晶硅太阳电池的酸腐蚀绒面技术
出处:电源技术.2006,30(12).-1020-1022
作者:王涛 王正志(国防科技大学自动化学院,湖南长沙410073)
2、 名称: 一种多晶硅太阳电池绒面制作方法 
专利申请号: CN200810218734.1(申请日2008.10.29公开日2009.04.08
专利申请人: 中山大学 
3、 名称: 多晶硅酸法制绒工艺 
专利申请号: CN200910029714.4(申请日2009.04.02公开日2009.12.30
专利申请人: 常州天合光能有限公司 
4、 名称: 多晶硅太阳能电池织构层的制备方法
专利申请号: CN200810070747.9 (申请日2008.03.14公开日2008.08.27
专利申请人: 厦门大学
5、 TI: Improvement in efficiency of multicrystalline silicon solar cells using self-masking and low-energy reactive ion etching (RIE) process for texturization
PN: IN 200700768(申请日2007.05.18公开日2008.11.28)
PA: BHARAT HEAVY ELECTRICALS LTD (BHAR-N)
6、 TI: Silicon surface texturing method for silicon solar battery, involves manufacturing template by preparing mold comprising set of concave parts, and obtaining template comprising set of holes corresponding to concave parts by removing mold
PA: UNIV KOREA IND&ACADEMIC COLLABORATION (UYKO-N)
PN: KR855682(申请日2007.04.16公开日2008.09.03)
7、 名称: 高效低成本薄片晶体硅太阳能电池片工艺 
专利申请号: CN200710063643.0(申请日2007.02.07公开日2008.08.13
专利申请人: 北京中科信电子装备有限公司
8、 TI: Bulk lifetime and efficiency enhancement due to gettering and hydrogenation of defects during cast multicrystalline silicon solar cell fabrication.
AU: Sheoran, Manav; Upadhyaya, Ajay;etc.(Georgia Institute of Technology, USA).
SO: Solid-State Electronics, 52(5), 612-617 (English) 2008
9、 标题:多晶硅太阳能电池板转换效率突破17%创世界纪录
出处:中国玻璃信息网,发布时间2010-2-25
http://www.glassinfo.com.cn/news/show_6384.html(下载日期2010-5-20)
10、    尚德在光伏电池转换效率单晶硅达19%多晶硅达17%
出处:国际新能源网2009-3-30
http://www.in-en.com/newenergy/html/newenergy-1839183913323551.html(下载日期2010-5-20)

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