Des scientifiques de l'Institut de recherche sur l'énergie solaire de Singapour (SERIS) de l'Université nationale de Singapour (NUS) ont mis au point une technique efficace et peu coûteuse pour texturer des plaquettes de silicium multicristallin (mc-Si) sciées au fil de diamant (DWS). Les plaquettes DWS tranchées à l'aide de fils revêtus de diamant permettent des économies substantielles par rapport aux plaquettes traditionnelles coupées en suspension. La texturation est le processus de rugosité de la surface de la plaquette de silicium afin de minimiser la réflexion de la surface avant et d'améliorer le piégeage de la lumière, pour augmenter l'efficacité des cellules solaires.

L'industrie solaire avait besoin d'une technique rentable pour texturer ces plaquettes DWS mc-Si. Les technologies de texturation actuelles sur le marché sont soit trop chères, soit entraînent une baisse de l'efficacité des cellules solaires.

Pour répondre à ce problème industriel critique, Le groupe de recherche du Dr Joel Li au SERIS a développé une technique chimique humide pour texturer efficacement les plaquettes DWS mc-Si. La technique chimique humide utilise des produits chimiques exclusifs pour graver la surface de la plaquette de manière à former des caractéristiques à l'échelle nanométrique avec des dimensions inférieures à la longueur d'onde de la lumière incidente. Ces caractéristiques à l'échelle nanométrique augmentent considérablement les chances que la lumière ait de multiples rebonds sur la surface et soit couplée dans la plaquette. La technique a l'avantage d'être peu coûteuse, évolutif et peut être facilement intégré dans les outils de traitement des usines de fabrication de cellules solaires existantes. Le groupe de recherche du Dr Li a démontré le potentiel de cette nouvelle technologie en traitant des cellules solaires mc-Si avec des rendements de 20 %, ce qui est environ 0,5% (absolu) plus élevé que ceux actuellement produits en masse dans les usines des fabricants de cellules de niveau 1.

« Les deux techniques couramment utilisées pour créer une texture à l'échelle nanométrique sur les surfaces de plaquettes DWS mc-Si sont la gravure ionique réactive (RIE) et la gravure chimique catalysée par un métal (MCCE). Les coûts de production de ces deux techniques sont beaucoup plus élevés que ceux de texturation classique à base d'acide, et MCCE implique l'utilisation de particules métalliques qui risquent d'introduire des contaminants dans les lignes de production. Notre technologie est plus simple, moins cher, sans métal et peut atteindre des rendements cellulaires de plus de 20 %. Pour ces raisons, Je crois fermement que notre technologie peut devenir une technologie de texturation grand public utilisée par les fabricants de cellules solaires mc-Si, " a déclaré le Dr Huang Ying, l'inventeur principal de la technologie de texturation de plaquettes DWS de SERIS.

Cette innovation marque une percée significative, car il permettra à l'industrie photovoltaïque d'améliorer la puissance des modules tout en réalisant des économies substantielles grâce à l'utilisation de plaquettes de silicium multicristallin DWS moins chères.

« Nous avons relevé un défi de longue date auquel l'industrie photovoltaïque est confrontée avec notre technologie, et il s'est avéré être une méthode efficace pour texturer des plaquettes de silicium multicristallin DWS à faible coût. L'industrie photovoltaïque peut tirer parti de notre technologie pour permettre le passage des plaquettes de silicium multicristallin DWS moins chères à la coupe en suspension, qui sont 5 à 15 % moins cher. Pour une usine de gigawatt, cela se traduit par des économies de l'ordre de 10 millions de dollars US par an. Dans une industrie sensible aux coûts comme le PV, ce niveau d'économies est très attractif, " a déclaré le Dr Joel Li, Responsable du groupe de cellules solaires à plaquettes de silicium multicristallin chez SERIS.

« Cette approche de texturation à faible coût offre un immense potentiel pour faciliter une réduction substantielle des coûts pour l'industrie photovoltaïque, et il a déjà été reconnu par plusieurs fabricants de niveau 1. SERIS prévoit de concéder sous licence la technologie aux fabricants intéressés et de travailler en étroite collaboration avec eux pour mettre en œuvre et étendre le processus de texturation sur leurs lignes de production. Alors que l'industrie photovoltaïque connaît une transition majeure de la coupe en suspension vers les plaquettes DWS mc-Si cette année, nous pensons que cette nouvelle technologie développée par SERIS deviendra une technologie de texturation grand public pour les plaquettes DWS mc-Si, " a déclaré le PDG de SERIS, le professeur Armin Aberle.