Forskare från Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) vid National University of Singapore (NUS) har utvecklat en billig och effektiv teknik för att strukturera diamanttrådsågade (DWS) multikristallina kiselskivor (mc-Si). DWS-wafers skivade med diamantbelagda trådar ger betydande kostnadsbesparingar jämfört med traditionella slurry-cut wafers. Texturering är processen att rugga upp kiselskivans yta för att minimera frontytans reflektion och förbättra ljusinfångning, för att öka solcellseffektiviteten.

Solenergiindustrin har varit i behov av en kostnadseffektiv teknik för att strukturera dessa DWS mc-Si-skivor. Nuvarande textureringsteknologier på marknaden är antingen för dyra eller resulterar i lägre solcellseffektivitet.

För att ta itu med detta kritiska industriella problem, Dr. Joel Lis forskargrupp vid SERIS har utvecklat en våtkemisk teknik för att effektivt strukturera DWS mc-Si-wafers. Den våtkemiska tekniken använder patentskyddade kemikalier för att etsa skivans yta så att nanoskaliga egenskaper med dimensioner som är mindre än det infallande ljusets våglängd bildas. Dessa nanoskala funktioner ökar avsevärt chansen att ljuset har flera studsar från ytan och kopplas in i wafern. Tekniken har fördelen av att vara billig, skalbar och kan enkelt integreras i bearbetningsverktygen i befintliga solcellstillverkningsanläggningar. Dr Lis forskargrupp har visat potentialen hos denna nya teknologi genom att bearbeta mc-Si solceller med effektivitet på 20 %, vilket är cirka 0,5 % (absolut) högre än de som för närvarande massproduceras i fabrikerna hos tier-1 celltillverkare.

"De två tekniker som vanligtvis används för att skapa en struktur i nanoskala på DWS mc-Si waferytor är reaktiv jonetsning (RIE) och metallkatalyserad kemisk etsning (MCCE). Produktionskostnaderna för dessa två tekniker är mycket högre än de för konventionell syrabaserad texturering, och MCCE innebär användning av metallpartiklar som riskerar att introducera föroreningar till produktionslinjer. Vår teknik är enklare, billigare, metallfri och kan uppnå celleffektivitet på mer än 20 %. Av dessa anledningar, Jag tror starkt på att vår teknik kan bli en vanlig textureringsteknik som används av mc-Si solcellstillverkare, " sa Dr Huang Ying, den ledande uppfinnaren av SERIS DWS Wafer Texturing Technology.

Denna innovation markerar ett betydande genombrott, eftersom det kommer att göra det möjligt för solcellsindustrin att förbättra moduleffekten samtidigt som den drar åtnjutande av betydande kostnadsbesparingar genom att använda billigare DWS multikristallina kiselskivor.

"Vi har tagit itu med en långvarig utmaning som solcellsindustrin står inför med vår teknik, och det har visat sig vara en effektiv metod för texturering av DWS multikristallina kiselskivor till låg kostnad. PV-industrin kan utnyttja vår teknik för att möjliggöra övergången från slurry-cut till billigare DWS multikristallina kiselwafers, som är 5-15% billigare. För en gigawattfabrik, detta översätts till kostnadsbesparingar i storleksordningen 10 miljoner USD per år. I en kostnadskänslig industri som PV, denna nivå av kostnadsbesparingar är mycket attraktiv, " sa Dr. Joel Li, Chef för Multicrystalline Silicon Wafer Solar Cell Group på SERIS.

"Denna lågkostnadsstruktureringsmetod har en enorm potential för att underlätta betydande kostnadsminskningar för PV-industrin, och det har redan erkänts av flera tier-1-tillverkare. SERIS planerar att licensiera tekniken till intresserade tillverkare och arbeta nära dem för att implementera och skala upp textureringsprocessen på deras produktionslinjer. Eftersom solcellsindustrin upplever en stor förändring från slurry-cut till DWS mc-Si wafers i år, vi tror att denna nya teknik utvecklad av SERIS kommer att bli en vanlig textureringsteknik för DWS mc-Si-wafers, " sa SERIS VD Prof Armin Aberle.