L'équipement de dépôt en phase atomique (ALD) est essentiel pour créer les couches d'oxyde d'aluminium (Al2O3) ultra-minces et denses requises pour les cellules solaires en silicium à haute efficacité. En déposant ces films précis, l'équipement assure une passivation par champ de charge négative, qui est le mécanisme principal pour réduire les pertes d'énergie à l'arrière de la cellule.
La valeur fondamentale de l'ALD réside dans sa capacité à cultiver des films d'Al2O3 de haute qualité qui introduisent un champ de charge négative. Ce champ protège la surface arrière, abaissant considérablement le taux de recombinaison et augmentant l'efficacité des architectures avancées comme PERC et TOPCon.
La physique de la passivation
Création de la couche d'Al2O3
La fonction principale de l'équipement ALD dans ce contexte est de cultiver des films d'oxyde d'aluminium (Al2O3).
Contrairement à d'autres méthodes de dépôt, l'ALD est capable de produire des films extrêmement minces et denses. Cette intégrité structurelle est vitale pour que la couche fonctionne correctement au sein de la pile de cellules solaires.
Passivation par champ de charge négative
L'avantage spécifique de l'utilisation d'Al2O3 sur le silicium de qualité métallurgique amélioré est la génération d'un champ de charge négative.
Cet effet de champ fournit ce qui est connu sous le nom de "passivation de champ". Il repousse efficacement les porteurs minoritaires de l'interface arrière, les empêchant de se recombiner et d'être perdus sous forme de chaleur.
Réduction de la recombinaison de surface
En repoussant les porteurs via ce champ négatif, la couche cultivée par ALD réduit considérablement le taux de recombinaison de la surface arrière.
Minimiser cette recombinaison est un prérequis pour atteindre des taux de conversion d'énergie élevés dans les cellules silicium modernes.
Application dans les architectures avancées
Permettre PERC et TOPCon
Les capacités de l'ALD ne sont pas seulement théoriques ; elles sont une exigence de fabrication pour des conceptions spécifiques à haute efficacité.
Plus précisément, cette technologie est un catalyseur clé pour les structures PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) et TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact). Ces conceptions avancées reposent sur la protection supérieure du côté arrière que seuls les films ALD de haute qualité peuvent fournir.
Considérations et exigences critiques
La nécessité de la densité du film
Bien que l'ALD soit puissante, son efficacité dépend entièrement de la qualité du film qu'elle produit.
La couche d'Al2O3 doit être suffisamment dense pour maintenir le champ de charge négative. Si l'équipement ne parvient pas à produire une couche non poreuse et uniforme, l'effet de passivation sera compromis et les gains d'efficacité seront perdus.
Distinction avec le dépôt d'électrodes
Il est important de distinguer le rôle de l'ALD des autres processus de dépôt dans la fabrication de cellules solaires.
Alors que l'ALD gère la couche de passivation, d'autres systèmes (comme l'évaporation sous vide) sont généralement nécessaires pour déposer les électrodes métalliques (comme l'or) pour les contacts ohmiques. L'ALD est spécialisée strictement pour les couches d'oxyde isolantes et passivantes, et non pour les contacts métalliques conducteurs.
Faire le bon choix pour votre objectif
Pour maximiser les performances des cellules en silicium de qualité métallurgique amélioré, considérez ce qui suit :
- Si votre objectif principal est de réduire les pertes d'énergie : Privilégiez les processus ALD qui garantissent des films d'Al2O3 de haute densité pour maximiser la passivation par champ de charge négative.
- Si votre objectif principal est les mises à niveau architecturales (PERC/TOPCon) : Assurez-vous que votre équipement ALD est calibré pour produire les couches extrêmement minces requises pour s'intégrer dans ces structures de cellules complexes sans entraver les performances optiques.
En fin de compte, la précision de votre processus ALD dans la culture de couches d'Al2O3 denses est le facteur déterminant pour minimiser la recombinaison arrière et atteindre des objectifs de haute efficacité.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Avantage du processus ALD | Impact sur les performances des cellules solaires |
|---|---|---|
| Matériau du film | Oxyde d'aluminium (Al2O3) ultra-mince et dense | Fournit une intégrité structurelle et une isolation supérieures |
| Type de passivation | Effet de champ de charge négative | Repousse les porteurs minoritaires pour minimiser les pertes d'énergie |
| Impact sur la surface | Taux de recombinaison réduit | Augmente considérablement l'efficacité globale de conversion d'énergie |
| Compatibilité des cellules | Architectures PERC et TOPCon | Essentiel pour la fabrication de conceptions avancées à haute efficacité |
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Références
- Production of upgraded metallurgical-grade silicon for a low-cost, high-efficiency, and reliable PV technology. DOI: 10.3389/fphot.2024.1331030
Cet article est également basé sur des informations techniques de Kintek Furnace Base de Connaissances .
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