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用喷墨涂布方式形成背面电极。
现在背面电极的形成,采用的是半导体常用的光刻技术,精度能达到±1μm以下。因为在形成的过程中,需要反复去除多余的膜,所以不仅工序复杂,材料的利用率也低至不到5%,而且每道工序都需要使用昂贵的制造装置。
喷墨涂布与光刻相比,不仅可以大幅降低装置的价格,还可使材料利用率达到90%以上。
此次,福岛大学在光刻部分运用喷墨涂布技术,不但简化了工序,还实现了太阳能电池所需要的±50μm的精度。
在形成特定膜之后,在上面喷涂了“掩模”,用来保护需要保留的部分。过去形成掩模的形状需要经过涂布光刻胶、曝光、显影三道工序,而此次采用喷涂,只需要一道工序,就制作出了相同的形状。
据称,迄今没有过由背面电极来减薄晶体硅型太阳能电池厚度的尝试。这一方面是因为由光刻制作背面电极使用的制造装置价格高昂,另一方面是因为基板减薄后的问题。
在减薄之后,基板的机械负载会变弱。因此,在后续的制造工序中,会因为受到机械应力而发生破损。
在此之前曾经有两个开发先例。二者都没有采用硅基板,而是使用以气体为原料形成(外延生长)的薄膜硅,并且接合了玻璃和硅制成的支持基板,以弥补机械强度的不足,使其能够耐受生成电极等工序。
据称,喷墨涂布的运用也能防止减薄后的硅基板承受过大的机械载荷。此次,福岛大学对减薄到大约53μm的硅基板直接进行处理,成功形成了背面电极。
太阳能电池单元的尺寸约为10mm见方,3个单元排列在PET薄膜基板上,组成了50mm×19mm的太阳能电池模块。
此次开发的电池转化效率虽然只有10.7%,但通过改进制造工艺等,设想可以提高到接近20%。
此为在文部科学省的地方创新战略支援计划“可再生能源先驱之地福岛”中,在日本产业技术综合研究所的协助下取得的研究成果,将在10月19~20日于BigPalette福岛举办的“第5届福岛复兴可再生能源产业展2016”上展示。
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