ENERGIX-Stort program energi

Det krystallinske solcellemarkedet er i dag fullstendig dominert av diamantsagte høyeffektive enkrystallceller, hvor de multi-krystallinske cellene ikke lenger er konkurransedyktige når det gjelder effektivitet og gapet i produktivitet/produksjonskostnad mellom multi- og enkrystallskiver/celler lukkes. Som sådan har studier av multi-krystallinske materialer blitt mindre aktuelle. Ikke desto mindre brakte DiaMPP-prosjektet frem en grunnleggende forståelse av effekten av krystallorientering og defekter på wafer-sprekkeatferd, som kan overføres til både enkrystaller av silisium og andre materialer. Noen av hovedfunnene var: -Hastighet og riperetninger er mindre viktige enn diamantform når det gjelder sageskader på en <100> overflate - Diamanter slites mye raskere enn forventet -Tørrkapping vil som forventet øke friksjonskoeffisienten, men vil ikke påvirke sageskadene nevneverdig. Dette er et viktig poeng, siden tørrskæring i dag foreslås som et alternativ for å oppnå tynnere wafere i industrien. -Mikrosprekker utvides hovedsakelig langs <111>-retninger -Hvordan <111>-planene er orientert i forhold til prøveoverflaten, vil bestemme mikrosprekkelengden og mengden av flis -Antallet og justeringen av sprekkplanene i forhold til overflateorienteringen og riperetningen i en prøve vil bestemme kompleksiteten til det resulterende sprekk- og flismønsteret og dermed bestemme materialfjerningsmekanismen. I tillegg er det utviklet nye oppskrifter for både fjerning av overflateskader og optimalisert teksturering av multi-krystallinske wafere, tatt i betraktning alle krystallorienteringer. Det er også utviklet en kombinasjonsteknikk som kvantifiserer effekten av etseprosedyren på ulike krystallretninger i mc-skivene basert på LAUE-diffraksjon og interferometri med hvitt lys. Dette er grunnleggende kunnskap som er anvendelig også for andre systemer. En optimalisert løsning for fjerning av skader med flussyre (HF), salpetersyre (HNO3) og eddiksyre (CH3COOH) løsning ble vist å gi best resultat når den ble brukt i 5 minutter ved romtemperatur. Fjerning av skader ble deretter fulgt av et kjemisk poleringstrinn der wafere ble behandlet i en 5 % KOH-løsning inneholdende isopropylalkohol (IPA) og natriumhypoklorid (NaOCl) ved 85C i 10 minutter før ytterligere teksturering. En tekstureringsløsning basert på KOH med høyere konsentrasjoner av NaOCl ble vist å gi den beste jevne, generelle tekstur av wafere. For å gjøre prosjektet mer oppdatert også for enkrystall wafere, ble det også gjennomført ALD-deponering av passiverende/høyt ledende optiske TiOx-lag på høyeffektive N-type monowafere, noe som vist seg lovende som fremtidig deponeringssteknikk for disse wafere.

1) It is expected that industry will have a better fundamental basis for understanding the factors that effect wafer breakage and hence have the opportunity to adjust processes accordingly 2) A combinatory method to use Laue scanning and White Light Inferometry to determine crystal orientations and relative heights on a surface has been developed that can be used for different materials applications in addition to silicon wafers. 3) Different precursors for ALD deposition of TiOx conducting/passivation layers on mono-crystalline wafers have been tested and will be useful for precursor selection industrially.

In the project DiaMApp we will solve fundamental questions about the mechanisms operating during diamond wire sawing of high performance multicrystalline silicon and how the surface can be treated to achieve black silicon for high efficiency solar cell applications. Multicrystalline silicon is the technology with the highest potential for enabling widespread deployment of photovoltaic energy generation through low cost and high productivity. Introducing diamond sawing for multicrystalline silicon wafering is, however, essential to meet the ever-increasing demand on lower cost and higher efficiency. To achieve this, two main challenges need to be solved; 1) yield and 2) surface texturation and passivation. There is no established understanding of the fundamental mechanisms operating during diamond sawing today. This project aims to explain the mechanisms operating during scratching, such as phase transformations, initiation and propagation of microcracks and chipping, and how they will vary with crystallographic- and mechanical parameters. Furthermore, this understanding on microscopical scale needs to be translated into parameters that can be feed into a global model for a multi wire saw to be able to optimize the process for speed and reduced breakage. The as-cut wafer surface will be treated to remove saw damages and to create a surface texture which is optimized for light absorption (black silicon) and the subsequently passivation which is absolutely crucial to meet today's quality demand for high efficiency solar cell concepts. We aim to develop an etching procedure tailored for diamond sawn high performance multicrystalline silicon wafer surfaces. Lastly we will do a proof of concept test where diamond sawn multicrystalline wafers with DiaMApp-surface are processed in a high efficiency solar cell line. The project contains 3 WPs: WP1: Wafer sawing WP2: Texturisation WP4: Proof of concept The project will include 1 PhD and several project/master students