钙钛矿/异质结叠结太阳电池中底电池制备整线解决方案（含 baseline 工艺）

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发布时间：2022-07-19
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　　钙钛矿/异质结叠结太阳电池技术发展迅猛，电池效率高频次破世界纪录，已经达到30%左右。国内外很多优异的科研单位和企业都在大力投入这方面的研发。但钙钛矿电池技术和异质结电池技术是两种各具特色的电池技术路线，而且都只有极少量的研发组或企业可以同时在同一地点具有这两种技术的团队和硬件条件。这一现象大大拖慢了研发提效的进度。
　　目前对多数重点专注于钙钛矿顶电池研发课题组来说，如果能有一套完整的异质结整线研发设备，且配套好高效率的baseline工艺，将会如虎添翼！尤其是在顶、底电池的界面层处理方面，定会获得超乎预期的效果。
　　本公司董事长黄海宾博士/教授等人，专注异质结太阳电池研发量产工艺研究和装备技术研究十余年，其在全尺寸（156cm）硅片上制备的异质结电池效率已经超过了24.7%（第三方验证），而且是使用其自主研发的核心CVD设备和配套设备完成的。另，其在过去的4年多时间中，配合成都某公司、北京某公司、中科院某研究所、南昌大学等多个课题组进行了钙钛矿/异质结底电池的研制工作。对这两种电池结构的配合有全面的认知和独到的理解。
　　在黄海宾博士/教授的带领下，本公司有足够的实力可以为相关研发单位和企业需求提供装备和配套工艺、甚至实验室和产线规划设计和建造的全套解决方案。
　　详细资料请联系本公司取得。欢迎各方朋友莅临指导，交流洽谈合作。
　　联系方式：
　　黄先生
　　电话：13576906107；邮箱：hbhuang@hactech.cn。
　　地址：江西省九江市共青城市高新区工业大道科技创新园2号楼江西汉可泛半导体技术有限公司
　　附录1
　　钙钛矿/异质结叠结太阳电池是学术界与产业界研究热点，其效率屡屡突破，仅用了5年的时间效率13%>29%，如图1所示。

　　图1太阳电池效率转化

　　钙钛矿/异质结叠结太阳电池是由底层的异质结电池+顶层的钙钛矿电池构成，其具体的结构千差万别，就两端结构和四端结构各举一例如图2所示。

（a）（b）
　　图2钙钛矿/异质结叠结太阳电池结构示意图
　　a为两端式（Al-Ashouri et al.,Science 370,1300–1309(2020)）
　　b为四端式（Scientific Reports|(2021)11:15524|）

　　附录2：
　　异质结太阳电池（结构如图3（a）所示）主要工艺步骤包括清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、透明导电膜沉积、丝网印刷,如图3（b）所示。其中非晶硅薄膜在HIT电池性能提升方面起到“核心”作用。

（a）（b）
　　图3异质结太阳电池结构示意（a）及工艺路线（b）

　　非晶硅沉积工艺：主要指用CVD（化学气相沉积）的方式来镀本征非晶硅层、P型非晶硅层、N型非晶硅层，该步骤是实现优质异质结结构的关键，也是通过镀膜工艺取代了传统PERC工艺中的扩散工艺形成pn结的关键。
　　目前主要两种方式：HWCVD（热丝化学气相沉积）和PECVD（等离子体增强化学气相沉积），如图4所示。
　　热丝CVD：是利用分子在加热的金属丝上发生催化分解反应，并在基底表面发生沉积、聚合，从而形成薄膜。
　　PECVD：是使反应气体在辉光放电等离子体中受激分解生成具有高反应活性的物质，这些物质在基底表面上发生化学反应沉积生成薄膜。
　　PECVD技术比HoFCVD技术早发明约15年，其在各行各业有着大量应用。无论在装备制造还是使用方面，全球包括我国对其均有丰富的技术、人才的储备。这导致在日本之外的（主要是我国）异质结电池技术发展起来的过程中，选择了PECVD技术。但HoFCVD用于异质结太阳电池比PECVD有更大的优势，具体如表1所示。本公司突破技术壁垒，研发出了系列HoFCVD设备，还研发出了性能好且廉价的关键耗材-热丝。采用我司自研的研发型HoFCVD设备制备的异质结太阳电池效率高达24.7%（获第三方认证），是使用该技术路线的全球同类产品的最高水平。

　　图4非晶硅沉积工艺

　　表1 PECVD与HWCVD的性能比较

	PECVD	HWCVD
镀膜质量	高，有等离子体损伤	更高，无等离子体损伤
镀膜速度	较慢（非晶硅慢，微晶硅更加慢）	较快（相比于 PECVD，非晶硅快，微晶硅更快）
设备造价	高(射频电源、碳基载板，匀气结构复杂)	低（直流电源、金属载板、匀气结构简单）
运营成本	一般	较低
颗粒污染	镀膜气压几十-几百 Pa，易形成粉尘；需每天 NF3 等离子清洗	镀膜气压几 Pa，不易形成粉尘；可忽略该问题。
载板要求	一般碳基（石墨为主），载板是 PE放电的电极之一，参与放电，所以对其导电性等要求很高。	一般金属载板。载板不参与气体分子的裂解反应，导电性无要求。
绕镀问题	原理性问题，需要载板、硅片的平整度和贴合程度要求很高才能避免。	可忽略。对载板、硅片的平整度、贴合程度要求低。
生产装备结构	卧式：载板、硅片水平放置，自动化易于实现；粉尘颗粒易于粘附与硅片表面	立式：载板、硅片垂直放置，自动化难度高；粉尘不易与粘在硅片表面。
镀膜均匀性	小面积高；但面积增大难度极高（因为等离子体的控制难度高，有驻波效应）。	小面积低；但面积增大容易（因为热丝周期性排布）