Wetenschappers van het Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) van de National University of Singapore (NUS) hebben een goedkope en effectieve techniek ontwikkeld om met diamantdraad gezaagde (DWS) multikristallijne silicium (mc-Si) wafels te structureren. DWS-wafels die zijn gesneden met gediamanteerde draden zorgen voor aanzienlijke kostenbesparingen in vergelijking met traditionele slurry-cut-wafels. Texturering is het proces van het opruwen van het siliciumwafeloppervlak om de reflectie van het vooroppervlak te minimaliseren en het vangen van licht te verbeteren, om de efficiëntie van de zonnecel te verhogen.

De zonne-energie-industrie had behoefte aan een kosteneffectieve techniek om deze DWS mc-Si-wafels te textureren. De huidige textureringstechnologieën op de markt zijn ofwel te duur of leiden tot een lagere efficiëntie van zonnecellen.

Om dit kritieke industriële probleem aan te pakken, De onderzoeksgroep van Dr. Joel Li bij SERIS heeft een natchemische techniek ontwikkeld om DWS mc-Si-wafels effectief te textureren. De natchemische techniek maakt gebruik van gepatenteerde chemicaliën om het wafeloppervlak te etsen, zodat nanoschaalkenmerken met afmetingen kleiner dan de invallende lichtgolflengte worden gevormd. Deze eigenschappen op nanoschaal vergroten de kans dat licht meerdere keren van het oppervlak kaatst en in de wafer wordt gekoppeld aanzienlijk. De techniek heeft het voordeel dat het goedkoop is, schaalbaar en kan eenvoudig worden geïntegreerd in de verwerkingstools van bestaande zonnecelfabrieken. De onderzoeksgroep van Dr. Li heeft het potentieel van deze nieuwe technologie aangetoond door mc-Si-zonnecellen te verwerken met een efficiëntie van 20%, dat is ongeveer 0,5% (absoluut) hoger dan die welke momenteel in massa worden geproduceerd in de fabrieken van tier-1-celfabrikanten.

"De twee technieken die vaak worden gebruikt om een ​​textuur op nanoschaal op DWS mc-Si-wafeloppervlakken te creëren, zijn reactief ionenetsen (RIE) en metaalgekatalyseerd chemisch etsen (MCCE). De productiekosten van deze twee technieken zijn veel hoger dan die van conventionele, op zuur gebaseerde texturering, en MCCE omvat het gebruik van metaaldeeltjes waardoor het risico bestaat dat verontreinigingen in de productielijnen terechtkomen. Onze technologie is eenvoudiger, goedkoper, metaalvrij en kan celrendementen van meer dan 20% bereiken. Om deze redenen, Ik ben er sterk van overtuigd dat onze technologie een mainstream textuurtechnologie kan worden die wordt gebruikt door mc-Si-zonnecelfabrikanten, " zei dr. Huang Ying, de hoofduitvinder van de DWS Wafer Texturing Technology van SERIS.

Deze innovatie markeert een belangrijke doorbraak, omdat het de PV-industrie in staat zal stellen het vermogen van de modules te verbeteren en tegelijkertijd aanzienlijke kostenbesparingen te realiseren door het gebruik van goedkopere DWS multikristallijne siliciumwafers.

"We zijn met onze technologie een al lang bestaande uitdaging aangegaan waarmee de PV-industrie wordt geconfronteerd, en het is bewezen dat het een effectieve methode is voor het structureren van DWS multikristallijne siliciumwafels tegen lage kosten. De PV-industrie kan onze technologie gebruiken om de overstap van slurry-cut naar goedkopere DWS multikristallijne siliciumwafers mogelijk te maken. die 5-15% goedkoper zijn. Voor een gigawattfabriek, dit vertaalt zich in kostenbesparingen in de orde van grootte van US$ 10 miljoen per jaar. In een kostengevoelige industrie als PV, dit niveau van kostenbesparingen is zeer aantrekkelijk, " zei Dr. Joel Li, Hoofd van de Multikristallijne Silicium Wafer Solar Cell Group bij SERIS.

"Deze goedkope textureringsbenadering heeft een enorm potentieel bij het faciliteren van substantiële kostenbesparingen voor de PV-industrie, en het is al erkend door verschillende tier-1-fabrikanten. SERIS is van plan de technologie in licentie te geven aan geïnteresseerde fabrikanten en nauw met hen samen te werken om het textureringsproces op hun productielijnen te implementeren en op te schalen. Aangezien de PV-industrie dit jaar een grote verschuiving doormaakt van slurry-cut naar DWS mc-Si-wafers, wij zijn van mening dat deze nieuwe technologie, ontwikkeld door SERIS, een mainstream textureringstechnologie zal worden voor DWS mc-Si-wafels, " zei SERIS-CEO Prof Armin Aberle.