2、产业化黑硅电池技术概述

早在2004年，日本京瓷公司引入了RIE多晶制绒技术。在2008年，以韩国公司为代表的设备厂家开始在中国推广RIE技术。一些一线电池厂家对该技术也进行过小批量评估，由于较高的工艺成本以及组件功率收益不理想，该技术最终没能推广成功。近两年，基于硅片厂家对金刚线切片技术导入的预期以及电池、组件技术的快速发展，RIE黑硅技术又逐渐进入业内技术人员的视野。同时，国产RIE设备也促进了该技术发展。但RIE设备的综合性价比始终制约着该技术的大规模推广。

另外一种可大规模产业化的黑硅技术是湿法黑硅技术。早在2006年，德国的Stutzmann小组即提出了金属催化化学腐蚀的概念并在实验室进行了初步的研究；直到2009年，美国国家可再生能源实验室（NREL）的Branz博士提出了全液相黑硅制备方法，将湿法黑硅技术朝产业化方向又推进了一步。但是，他们一直未能解决好黑硅表面钝化难题，使得湿法黑硅技术一直停留在实验室阶段。湿法黑硅技术基本原理如图2所示，采用 Au、Ag等贵金属粒子随机附着在硅片表面，反应中金属粒子作为阴极、硅作为阳极，同时在硅表面构成微电化学反应通道，在金属粒子下方快速刻蚀硅基底形成纳米结构。


以上两种产业化黑硅技术比较如下。

与常规的多晶电池相比，湿法黑硅电池不同之处在制绒这一工序，由于同样采用湿法化学腐蚀工艺，与现有的常规电池工艺能很好的兼容。而RIE黑硅是在常规酸腐蚀后，再进行RIE形成纳米绒面，最后通过化学腐蚀去除硅片表面的残留物和离子轰击带来的损伤层。比常规多晶电池制程，增加了至少两道工序。

3 、阿特斯湿法黑硅电池技术进展

阿特斯早在2009年开始黑硅技术调研，并选用湿法黑硅技术作为黑硅技术的首选，一直致力于产业化湿法黑硅技术的开发。

湿法黑硅技术产业化最关键的技术难点在于：一、通过纳米微结构的优化以及后道工序匹配，解决减反效果与其带来的表面钝化问题之间的矛盾；二、开发适合产业化的稳定工艺流程以及成本控制，提高净收益。如何设计合适的设备，确保该工艺能够全天候稳定运行，是产业化必须面对的问题。

阿特斯开发的湿法黑硅技术，可以实现不同类型的纳米绒面。这些绒面包括：纳米正金字塔、纳米倒金字塔、纳米柱、纳米凹坑等，如图3所示。对于不同类型的纳米结构，其光学特性以及电学特性是不同的。光学特性主要是封装后光学多次反射的角度和路径不同，从而导致组件端光学增益的不同；电学特性主要是不同纳米结构的尺寸以及表面积不同，从而导致表面钝化的不同，进而影响最终电池的电性能。湿法黑硅的优势就在于，它可以调控不同类型的纳米微结构，通过光学和电学性能上的匹配，实现湿法黑硅组件功率的最大化。


2012年底，阿特斯在实验室实现湿法黑硅技术效率上的突破，随后在向产业化转移的过程中，通过不懈努力解决了诸多技术难题，于2014年12月将该技术成功推广到生产线，在世界上首次实现湿法黑硅技术的产业化，使电池平均效率提升达到0.4%。表1是阿特斯产业化湿法黑硅电池典型电性能数据(所列各项均为与常规电池参照组相比的绝对增益)。控制好电池工艺，确保效率提升和关键电性能参数的稳定，对黑硅电池效率转化成组件CTM至关重要。