在硅晶片上沉積構(gòu)成光伏電池堆的各種層是光伏電池和組件制造中最復(fù)雜和最昂貴的領(lǐng)域之一。這里使用的工藝通常需要?jiǎng)?chuàng)造真空、使用易燃或其他危險(xiǎn)的前體材料、高加工溫度和其他挑戰(zhàn)。

一組由德國(guó)伊爾梅瑙技術(shù)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家在考慮二氧化硅（SiO2）的沉積時(shí)考慮到這些因素，這些二氧化硅可以用作各種類型的硅光伏電池中的鈍化層或保護(hù)層。該小組指出，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）是這種材料最常用的工藝，但需要高溫和真空。

該小組研究了替代工藝，包括噴霧熱解、低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）、溶膠-凝膠沉積和原子層沉積，最終將常壓沉積（APCVD）作為進(jìn)一步研究的最佳選擇。該小組解釋說：“與液體相比，APCVD具有使用氣體作為反應(yīng)物前體的優(yōu)勢(shì)。因此，可以容易地獲得具有良好臺(tái)階覆蓋率的無裂紋致密膜。”

3D打印熱塑性塑料

利用APCVD，該小組能夠證明低溫SiO2沉積工藝，也消除了使用高度易燃的氫硅烷作為前體材料。由于該設(shè)備不需要承受非常高的溫度，整個(gè)裝置可以由使用3D打印生產(chǎn)的低成本熱塑性材料制成，使其很容易適應(yīng)不同的晶圓形狀和尺寸。

該小組研究了兩種不同的太陽能電池制造裝置的應(yīng)用。首先，單面紋理-晶圓的一面涂上大約180納米的二氧化硅，然后在180攝氏度下退火。第二，在放置電池指和母線時(shí)，用于沉積保護(hù)層以防止金屬寄生鍍層的工藝。

在第一次應(yīng)用中，晶片隨后用堿性紋理溶液處理，該溶液蝕刻了約100nm的SiO2層，并留下光滑、均勻的表面。在第二個(gè)應(yīng)用中，SiO2層被顯示為有效地防止不必要的金屬沉積。科學(xué)家們說，細(xì)胞的SiO2涂層區(qū)域幾乎沒有多余的金屬沉積而在未涂層區(qū)域存在大量寄生電鍍。

細(xì)胞效率在19.3%到19.8%之間-低于PERC細(xì)胞生產(chǎn)中已經(jīng)達(dá)到的水平。然而，該小組指出，其重點(diǎn)是衡量涂層工藝的性能和可靠性，這意味著對(duì)電池效率的總體關(guān)注較少。本文詳細(xì)介紹了無氫硅烷常壓化學(xué)氣相沉積sio2薄膜在晶體硅太陽能電池制造中的應(yīng)用。

“新開發(fā)的APCVD裝置為在室溫下在幾乎所有襯底材料上沉積SiO2薄膜提供了一種簡(jiǎn)單且可裁剪的方法。”該小組總結(jié)道由于使用了不易燃和廉價(jià)的氣體，沉積設(shè)備和操作的成本較低。本文提出的簡(jiǎn)單APCVD-SiO2工藝在光伏領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

作為與漢諾威涂料公司Alethia合作的一部分，該公司目前正在努力使該工藝達(dá)到工業(yè)規(guī)模。Alethia目前計(jì)劃運(yùn)行至2022年5月。