周末读：原子层沉积风暴席卷PERC市场

用于PERC生产的ALD工艺是一个相对较新的技术，但拥护者说ALD可以带来很多优势。

摘自《光伏》杂志，六月版

能够沉积原子上薄薄的氧化铝层的制造技术正在重塑工业设备的市场，以生产最先进的光伏电池。中国各地的制造商正从等离子增强化学气相沉积（PECVD）转向原子层沉积（ALD），这是为PERC太阳能电池沉积氧化铝钝化层的新选择方法。

“到目前为止，我们已经为30吉瓦的生产线配备了ALD钝化系统，并且仍在增长，” ALD钝化设备的领先供应商Leadmicro的首席技术官Li Wei-Min说。“中国几乎所有主要的光伏电池制造商现在都在使用我们的系统。”

钝化层是PERC技术的核心。它们沉积在这些电池中的材料之间，以减少其界面处的电荷复合。它们的加入有助于在尖端的PERC生产中将能量转换效率提高到22％以上。制造商通常使用PECVD来生长氧化铝钝化层，而PECVD是PV行业中的一项历史悠久的工艺。ALD在2011年作为替代方法进入了光伏行业，但最初的市场兴趣不大。去年，当一家位于中国无锡的年轻公司将ALD的采用转变为齿轮时，情况突然发生了变化。

新工具包

新贵的设备供应商Leadmicro聚集了ALD技术的先驱，这些技术得益于中国在国外的融资和研究经验。该公司正在利用用于大规模生产的内部ALD变型来敲击可在PERC电池中沉积氧化铝的制造设备市场。Leadmicro从2017年不到2％的市场份额中夺取了2018年近20％的销售额，成为市场上第二大PERC设备供应商。在短短三年内，Leadmicro已发展到300名员工，并与包括通威太阳能在内的重量级光伏制造商签订了合同。

Leadmicro和少数ALD竞争对手的成功侵蚀了PECVD设备的销售。李说，由于该技术的拥有成本较低，制造商正朝着ALD方向发展。他补充说，通过ALD沉积氧化铝钝化层的运营和维护费用可低至每片0.001美元。这些成本是工厂生产线上其他工艺步骤的基础，包括在电池中沉积后续层时在ALD系统和PECVD设备之间转移晶圆的处理步骤。

装有ALD系统的PERC工厂生产线仍需要PECVD设备，特别是要在氧化铝上覆盖一层氮化硅。这些层通常已沉积在同一PECVD反应器内。使用ALD需要中断两个步骤之间的真空沉积过程，并手动转移样品。Li仍然声称最终的账单对Leadmicro客户是有利的。

获利效率

Leadmicro还报告了使用ALD沉积氧化铝钝化层的技术优势，特别是在PERC太阳能电池的能量转换效率方面。“从不同的生产地点我们已经看到，ALD使PERC电池的能量转换效率比具有通过PECVD沉积钝化层的电池高约0.05％，” Li说。“ ALD是高效太阳能电池制造的明显选择。”

孤立地提高能量转换效率是非常困难的，而且一些生产顶级PERC电池的公司（包括Hanwha Q Cells和SAS）继续使用PECVD，而不是ALD。但是，如果建立起来，即使是能量转换效率方面的微薄收益，也可能会改变这两种技术的游戏规则。在当前市场领先者竞争的数千兆瓦规模上，能源转换效率的每个基点都需要数百万美元的成本，足以建立或打破光伏制造商的业务案例。

新南威尔士大学（UNSW）表面钝化专家兼副教授Bram Hoex表示，鉴于PERC电池有进一步改进的潜力，随着时间的推移，ALD和PECVD之间的效率差异势必会越来越明显。他说：“ PERC太阳能电池在大批量生产中是相对较新的产品，生产效率可以达到24％以上。”“越接近技术的基本极限，任何缺陷都会损害性能。”在当前的光伏效率下，背面钝化的质量并不是决定整体功率输出的决定性因素。但是随着制造商优化其他制造工艺的效率持续提高一倍，钝化质量的重要性也可能会提高。

高通量ALD

Leadmicro声称ALD还为生产线带来了实实在在的好处。该公司以其设备所能达到的晶圆产量而感到自豪。“当我们在2016年进入市场时，PECVD每小时只能处理3,000个晶片，” Li说。“我们的第一代ALD系统每小时可处理5,000个晶片。”在今年6月举行的SNEC PV Power Expo上，Leadmicro计划在其Kuafu系列产品中展示最新的ALD系统，该产品旨在每小时钝化10,000个晶圆。