薄化太阳能硅片

最初发表在《太阳之恋》上。

Fraunhofer CSP在整个基于晶片的硅太阳能组件生产的整个过程链中进行应用研究，目前正在努力提高薄晶片硅片的质量，并尽可能便宜地生产它们。

时间就是金钱

基于晶片的硅太阳能电池在太阳能电池和模块的全球产量中占80％的份额，因此利润很高。然而，时间就是金钱，一直到生产这些理想的，灰色的薄晶圆薄硅片作为太阳能电池的基板。

弗劳恩霍夫CSP硅晶片事业部经理StephanSchönfelder博士最近谈到了弗劳恩霍夫为改善这些问题而进行的研发工作。他说：“硅太阳能电池组件的成本大约在晶圆开始生产之前就已经累积了三分之一，”他补充说，他的研究集中在降低成本上。

晶圆薄硅片研发

机械工程师Schönfelder博士在德国哈勒的弗劳恩霍夫材料力学研究所（IWM）撰写了博士论文，负责一项名为“ DiaCell –从基板到光伏组件的创新晶圆技术”的研究项目。Schönfelder的论文基于晶圆薄硅基板的力学原理，这使他成为当前研发工作的合适人选。

在Fraunhofer CSP建立一条与行业兼容的中试生产线，晶圆将贯穿整个生产链。测试和优化，新开发和生产改进反复贯穿整个链。Schönfelder表示：“由于研究不能仅仅停留在以理想的方式改变中间产品的奇妙想法上，因此，您还必须研究该想法对价值链中后续元素的影响。”DiaCell晶圆薄硅研发项目的另一项要求包括对所有硅晶圆生产过程进行计算机模拟。

钻石锯的利与弊

Schönfelder的两个食指之间夹着一块薄如硅的硅片，解释说这是行业标准，厚度约180微米。他说，他的研究项目是生产更薄的硅片，并降低破损率。Fraunhofer的DiaCell项目中的德国区域太阳能行业合作伙伴包括德累斯顿的SILTECTRA，莱比锡的Bubble＆beyond，以及哈雷的Innotech Solar。

DiaCell是指涉及该研究的金刚石线锯的名称。Schönfelder持之以恒，说：“不，钻石线不会闪烁。”与带有红金黄铜涂层的标准光亮钢浆线锯相比，线看上去是灰色的。金刚石涂层感觉粗糙，从正面看，它更有效，从而在备受好评的薄晶圆片中更快地消散了硅块。

降低整个价值链的成本是DiaCell研究项目的任务。在实验过程中，金刚砂锯片也显示出一些不利方面。首先，晶片在锯切方向上容易破裂。此外，金刚石线锯产生的碎片会污染极薄的硅薄晶圆。因此在该过程中需要几个复杂的化学净化步骤。

此外，每个线切割晶圆薄硅片的当前材料损耗与一个标准晶圆的宽度几乎相同，约为180微米。线切割过程产生的锯切间隙非常昂贵，占材料损失近50％。

探索晶圆分割策略

与项目合作伙伴SILTECTRA合作，另一项研究工作是开发晶片分裂策略，以实现零材料损失。无需将晶圆切成薄片，而是将晶圆分裂，而是将特殊的聚合物粘在晶圆的两面上。当处于冻结状态时，特殊的聚合物层会收缩，产生足够大的力以将晶片分裂成片。

使用Fraunhofer CSP，气泡及其他产品开发“智能液体”正在研究其他省钱策略。希望在生产过程中切掉整个部分，设计“智能流体”是过程开发各个方面的关键工作。

晶圆薄硅片的“ MechSi”

弗劳恩霍夫电气工程师Jens Schneider领导着晶圆薄硅片研究项目的另一个方面，致力于“模拟薄硅基板和太阳能电池的机械性能”。施耐德博士报告说：““ MechSi”（他的项目名称）一方面正在研究新生产工艺对晶圆的影响。晶圆薄的硅片是通过标准的浆料线锯，金刚石线锯还是通过分割制成，最终决定了它们的不同性能。

MechSi团队正在研究晶圆加工成太阳能电池和模块时的机械性能。施耐德（Schneider）预计，这项研究将产生制造建议。同样，降低成本取决于减少破损。施耐德说：“引入新工艺时，最终还涉及降低破损率。”

Schneider站在类似于屋顶桁架的结构前面，指向已安装的建筑物集成PV（BIPV）太阳能模块。这些基于晶片的硅太阳能电池受到极端磨损，它们不仅可以用作屋顶，还可以捕获阳光以产生太阳能。

2015年Intersolar创新奖提名

Fraunhofer CSP最近参加了在慕尼黑举行的“ Intersolar Europe”贸易展览会，这是他第四年参加。今年，该公司甚至获得了创新奖提名。由于在潜在环境中的退化（PID）研究而获得提名，这是一种经常发生的缺陷机制​​，这是由于在潮湿环境中以高系统电压运行太阳能电池组件导致的。

弗劳恩霍夫（Fraunhofer）CSP的研发工作确定了太阳能电池中的短路，由于晶体缺陷可能导致输出损耗。PIDcon是一种测试过程以及与Freiberg Instruments合作开发的相应设备，可简化生产过程中太阳能电池和组件的质量测试，从而节省材料，能源和成本。

位于哈雷的Fraunhofer CSP负责人JörgBagdahn教授宣布：“我们很高兴PIDcon被提名为2015年Intersolar奖。”Bagdahn继续说：“以往访问展会的经验表明，我们对研究专业知识的需求非常高，而Intersolar使我们能够与制造商，供应商和行业中的其他合作伙伴建立重要联系。”

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