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解决方案

超高精度光刻工艺用于电池研发

来源:青海新闻网2019-12-25 我要评论(0 )   

一支充满激情的10人团队,勇于创新、敢于尝试;一群平均年龄28岁的年轻人,充满激情、富于创造;一个刚成立不久的研发中心却成了

一支充满激情的10人团队,勇于创新、敢于尝试;一群平均年龄28岁的年轻人,充满激情、富于创造;一个刚成立不久的研发中心却成了光伏科技创新的中坚力量。

12月12日,黄河公司高效电池研发实验室历时3个月,完全自主独立研发出的新结构高效IBC电池破壳而出,该电池工艺路线是专门针对青海、西藏等高紫外线地区定制研发,为国内其他区域的定制化电池研发提供了新的思路、方法和可供参考的经验。

与常规电池相比,此款IBC电池在300-500nm的短波范围内的光吸收提高了5-10%,在500-1100nm波段范围内光吸收提高1-2%。

电池转换效率提升是整个光伏行业的一致追求。目前IBC电池是最先进的高效电池之一,但是工艺难度大,尤其背面叉指状PN结的制备最为复杂困难。

此新结构IBC电池的一大亮点是背面超精细的PN结图案和背电极设计。常规激光设备无法满足精度要求,而电池研发工程师常纪鹏负责开发的,拥有十二道工序的超高精度光刻工艺能够很好满足设计要求。在此前,光刻设备用于半导体芯片生产过程,很少用于电池研发。

“这个工艺流程不仅可以满足IBC电池前后端的工艺匹配,而且精度要比常规的激光设备工艺精度更高,为以后超精细的IBC电池背面PN结区域设计提供了一种可行的技术支持及工艺路线。我们的最终目标,是要将目前所有电池中比较好的一些优点结合在一起,制作一种高效、稳定的定制化N型电池。”常纪鹏说。

掩膜制备及其后续处理是比较关键且难把握的一项工艺,清洗过后仍残留水印的问题一直困扰着研发团队。在尝试各种掩膜厚度及对应的清洗刻蚀方案,前后使用了上百块硅片试验后,才取得了稳定、可靠、成熟,高精度的光刻掩膜工艺,并先后攻克了图形化离子注入、前表面制绒、图形化激光开槽、背面图形化金属电极印刷等多个制备工艺。一次深夜微信群的讨论中,有人提出将掩膜层变薄、同时将清洗液的浓度减小的方案,通过实验,让团队苦恼许久的水印也终于消失了。

白天做实验、晚上一起讨论,利用闲暇时间归纳、总结的画面更是屡见不鲜,可以说,充满激情地一同拼搏是这支电池研发团队的制胜法宝!

我们在皮秒激光的掩膜区开槽环节,遇到了N区开槽宽度和图纸设计不匹配,以及激光功率和频率,和开槽宽度不匹配的问题,通过不断调整工艺参数和重复实验,我们最终将IBC电池N区的开槽宽度,控制在了±5微米以内,为IBC电池效率的提升迈出了关键一步。”电池研发员李得银说。

参数匹配、工序优化、数据分析、反复实验……从量变到质变,是一个漫长的过程,看似枯燥乏味的实验,成果却有着非凡的意义。团队中的每个人都是一把“钥匙”,他们不仅要精准地打开每一项技术突破之“锁”,更要在全员合力推动下打开公司创新发展的大“锁”。

“在没有任何可供参考经验的情况下,我们将掩膜层厚度扩散方阻大小及均匀性等作为攻关重点,通过不断的工艺优化及数据分析,最终实现了最佳掩膜层厚度、最优的掩膜层清洗方案、最优的方阻大小及均匀性控制。”电池研发员王冬冬说。

试,才有机会。干,才能成功。

也许正如他们所说的“技术突破靠的是团队之间的协同创新,靠的是大家的集体智慧。”在自主创新的探索道路上,在这个年轻的团队中,奇迹正在发生……

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光刻工艺电池研发
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