将构成 PV 电池堆的各个层沉积到硅晶片上是 PV 电池和模块制造中最复杂和最昂贵的领域之一。这里使用的工艺通常需要创建真空、使用易燃或其他危险的前体材料、高加工温度和其他挑战。
由弗劳恩霍夫太阳能系统研究所领导的一组科学家与德国伊尔梅瑙技术大学合作，在研究可用作钝化剂的二氧化硅 (SiO2)的沉积时考虑到了这些因素层或各种类型的硅光伏电池中的保护层。该小组指出，等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)是这种材料最常用的工艺，但需要高温和真空。
该小组研究了替代工艺，包括喷雾热解、低压化学气相沉积(LPCVD)、溶胶-凝胶沉积和原子层沉积，最终确定常压沉积(APCVD) 作为进一步研究的最佳选择。“与液体相比，APCVD 具有使用气体作为反应物前体的优势，”该小组解释说。“因此，可以很容易地获得具有良好阶梯覆盖的无裂纹致密薄膜。”
3D 打印热塑性塑料
使用 APCVD，该小组能够展示低温 SiO2沉积工艺，该工艺还消除了使用高度易燃的氢硅烷作为前体材料的情况。而且由于该设备不必承受非常高的温度，因此整个设置可以由使用 3D 打印生产的低成本热塑性材料制成，使其易于适应不同的晶片形状和尺寸。
该小组研究了太阳能电池制造中设置的两种不同应用。首先，单面制绒——晶圆在一侧涂上大约 180 纳米的 SiO2，然后在 180 摄氏度下退火。其次，该工艺用于沉积保护层，以防止在铺设电池指和汇流条时金属的寄生电镀。
在第一次应用中，然后用碱性纹理化溶液处理晶片，蚀刻大约 100 nm 的 SiO2层并留下光滑、均匀的表面。在第二个应用中，SiO2层被证明可以有效地防止不需要的金属沉积。“细胞的 SiO2涂层区域实际上没有不需要的金属沉积物，”科学家们说。“而未涂层区域存在大量寄生镀层。”
测得的电池效率在 19.3% 到 19.8% 之间——低于 PERC 电池生产中已经实现的效率。然而，该小组指出，其重点是测量涂层工艺的性能和可靠性，这意味着对电池效率的整体关注较少。该工作的全部细节可在发表于Thin Solid Films的论文“无氢硅烷常压化学气相沉积 SiOx薄膜在晶体硅太阳能电池制造中的应用”中找到。
“新开发的 APCVD 装置提供了一种简单且可定制的方法，用于在室温下在几乎所有基板材料上沉积 SiO2薄膜，”该小组总结道。“由于使用了不可燃且廉价的气体，沉积设备和操作的成本很低。提出的简单 APCVD SiO2工艺可以在光伏领域找到多种应用。”
并且正在努力使该过程达到工业规模。位于汉诺威的涂料公司 Alethia 正在运行一个专注于此的项目，该项目目前将持续到 2022 年 5 月。
