日本北陸先端科技大開發(fā)利用液體硅制造太陽能電池的技術(shù)
[導(dǎo)讀]日本北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（JAIST）于2011年2月7日宣布，該校世界首次采用“液體硅（Si）”涂覆工藝成功地制作出了非晶硅太陽能電池。據(jù)該校介紹，通過僅涂覆pin型i層的工藝制作的電池單元的轉(zhuǎn)換效率為1.79％。
日本北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（JAIST）于2011年2月7日宣布，該校世界首次采用“液體硅（Si）”涂覆工藝成功地制作出了非晶硅太陽能電池。據(jù)該校介紹，通過僅涂覆pin型i層的工藝制作的電池單元的轉(zhuǎn)換效率為1.79％。今后，如果這一效率得到提高的話，則有望應(yīng)用于采用卷對卷法制造硅類太陽能電池的量產(chǎn)用途。
此次負(fù)責(zé)開發(fā)的是JAISTMaterialScience（JAIST材料科學(xué)）研究科教授下田達(dá)也的研究小組。該研究小組稱，此次采用的液體硅是由日本JSR公司開發(fā)的產(chǎn)品，氫鍵合在硅的5節(jié)環(huán)上而形成的CPS（環(huán)戊硅烷，Cyclopentasilane，化學(xué)式為Si5H10）為起始材料。
雖然JAIST沒有公布液體硅的詳細(xì)情況，但日本JSR于2006～2007年開發(fā)的是通過向碳?xì)淙苊街械腃PS照射UV，使部分CPS發(fā)生聚合，從而生成聚硅烷（SiH2呈鏈狀鍵合而成的高分子）。當(dāng)時，日本JSR以及JAIST等機(jī)構(gòu)從這種液體硅中制作出了非晶硅TFT。
此次JAIST等對液體硅的成分進(jìn)行了優(yōu)化，另外還采用了硅摻雜時使用的硼以及磷，開發(fā)出了分別具備p型、i型及n型半導(dǎo)體特性的“硅油墨”。將這種硅油墨涂覆在基板上并進(jìn)行處理，則可形成聚硅烷膜。如果進(jìn)一步對其進(jìn)行加熱，則氫元素便會從聚硅烷中脫離出來，從而形成固體的非晶硅。
過去在形成均勻的聚硅烷膜的階段曾經(jīng)存在著無法解決的難題，但JAIST等在詳細(xì)調(diào)查了控制參數(shù)之后，解決了這一難題。另外，JAIST稱，對聚硅烷膜的燒制條件也進(jìn)行了優(yōu)化，從而將同樣是此前一大難題的懸空鍵（DanglingBond）的密度降低到了1×1016/cm3。
JAIST采用此次開發(fā)的工藝，在玻璃基板上制作出了pin型非晶硅太陽能電池。此前僅對i層采用此次的涂覆工藝、對p層及n層采用CVD法制作的電池單元，其轉(zhuǎn)換效率為1.79％。而對pin層全部采用涂覆工藝制作出的電池單元的轉(zhuǎn)換效率則達(dá)到了0.51％。不過，此次的i層的膜厚為120nm，相對于已有非晶硅太陽能電池的250nm厚度來說還比較薄。如果能加大這一厚度，那么效率就有可能提高。
此次負(fù)責(zé)開發(fā)的是JAISTMaterialScience（JAIST材料科學(xué)）研究科教授下田達(dá)也的研究小組。該研究小組稱，此次采用的液體硅是由日本JSR公司開發(fā)的產(chǎn)品，氫鍵合在硅的5節(jié)環(huán)上而形成的CPS（環(huán)戊硅烷，Cyclopentasilane，化學(xué)式為Si5H10）為起始材料。
雖然JAIST沒有公布液體硅的詳細(xì)情況，但日本JSR于2006～2007年開發(fā)的是通過向碳?xì)淙苊街械腃PS照射UV，使部分CPS發(fā)生聚合，從而生成聚硅烷（SiH2呈鏈狀鍵合而成的高分子）。當(dāng)時，日本JSR以及JAIST等機(jī)構(gòu)從這種液體硅中制作出了非晶硅TFT。
此次JAIST等對液體硅的成分進(jìn)行了優(yōu)化，另外還采用了硅摻雜時使用的硼以及磷，開發(fā)出了分別具備p型、i型及n型半導(dǎo)體特性的“硅油墨”。將這種硅油墨涂覆在基板上并進(jìn)行處理，則可形成聚硅烷膜。如果進(jìn)一步對其進(jìn)行加熱，則氫元素便會從聚硅烷中脫離出來，從而形成固體的非晶硅。
過去在形成均勻的聚硅烷膜的階段曾經(jīng)存在著無法解決的難題，但JAIST等在詳細(xì)調(diào)查了控制參數(shù)之后，解決了這一難題。另外，JAIST稱，對聚硅烷膜的燒制條件也進(jìn)行了優(yōu)化，從而將同樣是此前一大難題的懸空鍵（DanglingBond）的密度降低到了1×1016/cm3。
JAIST采用此次開發(fā)的工藝，在玻璃基板上制作出了pin型非晶硅太陽能電池。此前僅對i層采用此次的涂覆工藝、對p層及n層采用CVD法制作的電池單元，其轉(zhuǎn)換效率為1.79％。而對pin層全部采用涂覆工藝制作出的電池單元的轉(zhuǎn)換效率則達(dá)到了0.51％。不過，此次的i層的膜厚為120nm，相對于已有非晶硅太陽能電池的250nm厚度來說還比較薄。如果能加大這一厚度，那么效率就有可能提高。
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