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利用CVD制造太陽能電池硅晶圓

鉅大LARGE  |  點擊量:1760次  |  2020年04月22日  

德國弗勞恩霍夫協會太陽能系統研究所(FraunhoferISE)與該研究所于2015年7月創辦的風險企業NexWafe宣布,開發出了能以原來約1/2的成本制造單晶硅太陽能電池硅晶圓的技術。這樣可使太陽能電池模塊的制造成本削減20%。


以前制造單晶硅太陽能電池用硅晶圓時,要耗費大量電力并經過很多工藝。具體而言,首先要利用氫氣(H2)等還原由HSiCl3等氯硅烷化合物構成的氣體,制造多晶硅;然后將多晶硅放在1450℃的高溫下融化,做成單晶硅錠;最后再利用一種特殊線鋸金剛石線鋸切薄,從而制成單晶硅。


切薄時會產生很多切屑。據FraunhoferISE介紹,單晶硅大約有1/2以上會變成切屑。現在,單晶硅錠的價格在2000日元/kg左右,其中1000日元/kg以上會變成切屑。


此次開發的技術直到在三氯硅烷中混合H2,都跟原來的方法相同。不過,此后是利用化學氣相沉積法(CVD)在實施了表面多孔質化處理的硅基板上使單晶硅膜外延生長。當單晶硅膜達到足以作為晶圓的厚度之后,以機械方式剝離作為基板的硅基板。這個硅基板可重復利用數十次。


FraunhoferISE等將利用這種方法制造的單晶硅晶圓叫做EpiWafer。由于不產生切屑,因此可使硅晶圓的制造成本減半,使融化多晶硅等所需要的電力削減80%。太陽能電池模塊的制造成本可以削減20%。


另外,采用這種方法還容易制造出使用金剛石線鋸時切屑過多、事實上很難實現的150mum厚的硅晶圓,可以實現單晶硅薄膜太陽能電池。


NexWafe公司利用EpiWafer試制了太陽能電池,已確認可獲得高達20%的轉換效率。該公司計劃2017年初啟動EpiWafer試驗工廠,2017年下半年開始以每年最大250MW的規模量產EpiWafer。(記者:野澤哲生)


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