日本开发出利用液体硅制造太阳能电池的技术
发布时间:2011年02月24日
《全球铁合金网》2011-2-24:日本北陆先端科学技术大学院大学(JAIST)于2011年2月7日宣布,该校世界首次采用“液体硅(Si)”涂覆工艺成功地制作出了非晶硅太阳能电池。据该校介绍,通过仅涂覆pin型i层的工艺制作的电池单元的转换效率为1.79%。今后,如果这一效率得到提高的话,则有望应用于采用卷对卷法制造硅类太阳能电池的量产用途。
此次负责开发的是JAIST Material Science(JAIST材料科学)研究科教授下田达也的研究小组。该研究小组称,此次采用的液体硅是由日本JSR公司开发的产品,氢键合在硅的5节环上而形成的CPS(环戊硅烷,Cyclopentasilane,化学式为Si5H10)为起始材料。
虽然JAIST没有公布液体硅的详细情况,但日本JSR于2006~2007年开发的是通过向碳氢溶媒中的CPS照射UV,使部分CPS发生聚合,从而生成聚硅烷(SiH2呈链状键合而成的高分子)。当时,日本JSR以及JAIST等机构从这种液体硅中制作出了非晶硅TFT。
此次JAIST等对液体硅的成分进行了优化,另外还采用了硅掺杂时使用的硼以及磷,开发出了分别具备p型、i型及n型半导体特性的“硅油墨”。将这种硅油墨涂覆在基板上并进行处理,则可形成聚硅烷膜。如果进一步对其进行加热,则氢元素便会从聚硅烷中脱离出来,从而形成固体的非晶硅。
过去在形成均匀的聚硅烷膜的阶段曾经存在着无法解决的难题,但JAIST等在详细调查了控制参数之后,解决了这一难题。另外,JAIST称,对聚硅烷膜的烧制条件也进行了优化,从而将同样是此前一大难题的悬空键(Dangling Bond)的密度降低到了1×1016/cm3。
JAIST采用此次开发的工艺,在玻璃基板上制作出了pin型非晶硅太阳能电池。此前仅对i层采用此次的涂覆工艺、对p层及n层采用CVD法制作的电池单元,其转换效率为1.79%。而对pin层全部采用涂覆工艺制作出的电池单元的转换效率则达到了0.51%。不过,此次的i层的膜厚为120nm,相对于已有非晶硅太阳能电池的250nm厚度来说还比较薄。如果能加大这一厚度,那么效率就有可能提高。
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