在硅晶片上沉積構成光伏電池堆的各種層是光伏電池和組件制造中最復雜和最昂貴的領域之一。這里使用的工藝通常需要創造真空、使用易燃或其他危險的前體材料、高加工溫度和其他挑戰。

一組由德國伊爾梅瑙技術大學領導的科學家在考慮二氧化硅（SiO2）的沉積時考慮到這些因素，這些二氧化硅可以用作各種類型的硅光伏電池中的鈍化層或保護層。該小組指出，等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）是這種材料最常用的工藝，但需要高溫和真空。

該小組研究了替代工藝，包括噴霧熱解、低壓化學氣相沉積（LPCVD）、溶膠-凝膠沉積和原子層沉積，最終將常壓沉積（APCVD）作為進一步研究的最佳選擇。該小組解釋說：“與液體相比，APCVD具有使用氣體作為反應物前體的優勢。因此，可以容易地獲得具有良好臺階覆蓋率的無裂紋致密膜。”

3D打印熱塑性塑料

利用APCVD，該小組能夠證明低溫SiO2沉積工藝，也消除了使用高度易燃的氫硅烷作為前體材料。由于該設備不需要承受非常高的溫度，整個裝置可以由使用3D打印生產的低成本熱塑性材料制成，使其很容易適應不同的晶圓形狀和尺寸。

該小組研究了兩種不同的太陽能電池制造裝置的應用。首先，單面紋理-晶圓的一面涂上大約180納米的二氧化硅，然后在180攝氏度下退火。第二，在放置電池指和母線時，用于沉積保護層以防止金屬寄生鍍層的工藝。

在第一次應用中，晶片隨后用堿性紋理溶液處理，該溶液蝕刻了約100nm的SiO2層，并留下光滑、均勻的表面。在第二個應用中，SiO2層被顯示為有效地防止不必要的金屬沉積。科學家們說，細胞的SiO2涂層區域幾乎沒有多余的金屬沉積而在未涂層區域存在大量寄生電鍍。

細胞效率在19.3%到19.8%之間-低于PERC細胞生產中已經達到的水平。然而，該小組指出，其重點是衡量涂層工藝的性能和可靠性，這意味著對電池效率的總體關注較少。本文詳細介紹了無氫硅烷常壓化學氣相沉積sio2薄膜在晶體硅太陽能電池制造中的應用。

“新開發的APCVD裝置為在室溫下在幾乎所有襯底材料上沉積SiO2薄膜提供了一種簡單且可裁剪的方法。”該小組總結道由于使用了不易燃和廉價的氣體，沉積設備和操作的成本較低。本文提出的簡單APCVD-SiO2工藝在光伏領域有著廣泛的應用。

作為與漢諾威涂料公司Alethia合作的一部分，該公司目前正在努力使該工藝達到工業規模。Alethia目前計劃運行至2022年5月。