【分析】黑硅技術是多晶針對單晶的大殺器？

　　1、引言

　　多晶電池效率的提升受制于表面反射率的降低。常規(guī)多晶主要采用酸制絨，形成蠕蟲狀的坑洞；而單晶采用堿制絨，形成金字塔結構的絨面。相比單晶電池，常規(guī)多晶電池的表面反射率高3%~5%（絕對值）。降低表面反射率是提高多晶電池效率的關鍵。成本方面，單晶硅片受益于金剛線切割工藝的推廣，成本大幅下降；而多晶硅片金剛線線切的推廣受制于電池制絨工藝的匹配，具體講，金剛線線切多晶硅片使用常規(guī)制絨工藝后，反射率更高并有明顯的線痕等外觀缺陷，嚴重降低電池效率。阿特斯開發(fā)的濕法黑硅技術完美的解決以上問題，既能提升電池效率又能降低電池成本，是多晶電池繼續(xù)進步的必由之路。

　　制備黑硅所采用的技術主要有

　　①激光刻蝕法；

　?、跉庀喔g法；

　　③反應離子刻蝕法（Reactive Ion Etching，RIE）；

　　④金屬催化化學腐蝕法（metal Catalyzed Chemical Etching，MCCE）。

　　目前，具有量產可能性的黑硅技術主要是RIE。但是，RIE黑硅由于需要昂貴的真空設備以及工藝均勻性較差等因素，尚未大規(guī)模進入量產。阿特斯歷經3年的自主研發(fā)，攻克多道技術難關，于2014年12月成功將濕法黑硅技術推廣到生產線，實現(xiàn)0.4%（絕對值）的電池效率增益，成為業(yè)界首家將該技術實現(xiàn)產業(yè)化的太陽能電池公司。如圖1所示，這一技術大大加快了多晶電池效率的提升速度，使得多晶電池量產效率有望在2016年底提前達到19%。阿特斯開發(fā)的濕法黑硅成本優(yōu)于RIE，反射率均勻性好，易于產線工藝升級。隨著該技術的逐漸成熟，阿特斯的濕法黑硅技術勢必將取代現(xiàn)有常規(guī)多晶制絨，為金剛線切割硅片的及時導入和多晶電池的降本增效提供原動力。

　　圖1業(yè)界主流多晶效率趨勢

　　2、產業(yè)化黑硅電池技術概述

　　早在2004年，日本京瓷公司引入了RIE多晶制絨技術。在2008年，以韓國公司為代表的設備廠家開始在中國推廣RIE技術。一些一線電池廠家對該技術也進行過小批量評估，由于較高的工藝成本以及組件功率收益不理想，該技術最終沒能推廣成功。近兩年，基于硅片廠家對金剛線切片技術導入的預期以及電池、組件技術的快速發(fā)展，RIE黑硅技術又逐漸進入業(yè)內技術人員的視野。同時，國產RIE設備也促進了該技術發(fā)展。但RIE設備的綜合性價比始終制約著該技術的大規(guī)模推廣。

　　另外一種可大規(guī)模產業(yè)化的黑硅技術是濕法黑硅技術。早在2006年，德國的Stutzmann小組即提出了金屬催化化學腐蝕的概念并在實驗室進行了初步的研究；直到2009年，美國國家可再生能源實驗室（NREL）的Branz博士提出了全液相黑硅制備方法，將濕法黑硅技術朝產業(yè)化方向又推進了一步。但是，他們一直未能解決好黑硅表面鈍化難題，使得濕法黑硅技術一直停留在實驗室階段。濕法黑硅技術基本原理如圖2所示，采用Au、Ag等貴金屬粒子隨機附著在硅片表面，反應中金屬粒子作為陰極、硅作為陽極，同時在硅表面構成微電化學反應通道，在金屬粒子下方快速刻蝕硅基底形成納米結構。

　　圖2金屬催化化學腐蝕原理圖

　　以上兩種產業(yè)化黑硅技術比較如下。

　　與常規(guī)的多晶電池相比，濕法黑硅電池不同之處在制絨這一工序，由于同樣采用濕法化學腐蝕工藝，與現(xiàn)有的常規(guī)電池工藝能很好的兼容。而RIE黑硅是在常規(guī)酸腐蝕后，再進行RIE形成納米絨面，最后通過化學腐蝕去除硅片表面的殘留物和離子轟擊帶來的損傷層。比常規(guī)多晶電池制程，增加了至少兩道工序。

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