比利時研究機構IMEC宣布,開發出了太陽能電池用50μm厚結晶硅晶圓的制造方法。其最大的特點在于,不同于以往用鋼絲鋸(線鋸的一種)切割硅碇的技術,而是利用硅與金屬間的熱膨脹差異來剝取硅箔,因此,不會產生由切屑等造成的不必要的浪費。IMEC表示,該技術可大大降低結晶硅類太陽能電池單元的制造成本。該公司計劃在2008年7月15~17日于美國舊金山舉辦的展會“Semicon West 2008”上首次發布該技術。
IMEC介紹了此次的硅晶圓制造方法。首先,在較厚的結晶硅晶圓上用絲網印刷機印制金屬薄膜。然后,將其放到帶式輸送機上入爐,在高溫下退火(燒結)。隨著該晶圓的溫度下降,金屬層與硅層的熱膨脹率差異會使硅層產生變形,出現龜裂并沿著硅層表面擴大。此時,如果剝離金屬層,硅層的表面部分也會沿著龜裂一起剝落。然后,通過蝕刻去除金屬層,就可以只留下非常薄的硅箔。
IMEC制成的太陽能電池用硅箔
將硅箔與金屬薄膜一起剝取時的模擬圖像
作為坯料的硅晶圓,既可采用單晶硅,也可采用多晶硅,而且,還可從較厚的硅晶圓上反復剝取硅箔。IMEC表示,“已經可以在僅有25cm2的略小面積的硅晶圓上制作出30μm厚的硅箔”。
另外,用這種硅箔試制面積為1cm2的太陽能電池單元,發現即使不形成背面保罪膜,或者不進行用于高效率采光的表面處理,也能得到10%的單元轉換效率。“如果進行適當的表面處理,則可實現更高的效率”(IMEC)。而且,由于硅箔制造所用的絲網印刷機及加熱爐可使用現有的裝置,因此還能以低成本構筑生產線。