IMEC的“逐日”征程

　　時隔兩年，又一次來到位于比利時小城魯汶的IMEC，筆者感受到了25歲的IMEC，在經(jīng)歷半導體跌宕周期的變化后，將更多的More than Moore提上了研發(fā)日程。從納米微縮到千兆瓦項目計劃讓IMEC發(fā)揮了微電子領(lǐng)域所長，并成功滲透到了光伏領(lǐng)域。而今，如何將更多的半導體工藝與經(jīng)驗應(yīng)用于光伏，提高轉(zhuǎn)換效率，并不斷降低成本已成為了全球光伏人的目標。

　　在IMEC光伏roadmap中，降低晶體硅晶片的厚度自然首當其沖，從2008年200微米減薄到2010年的120微米，繼而在2015和2020年實現(xiàn)80和40微米的晶片厚度是目前設(shè)定的初步目標。與此同時，創(chuàng)新的硅材料、硅外延與硅薄膜技術(shù)等都可能成為成本降低的有效手段。

　　圖：IMEC未來c-Si光伏技術(shù)路線

　　與BP Solar合作，IMEC在低成本的Mono硅材料上實現(xiàn)了18%的轉(zhuǎn)換效率，這也許只是邁向成本降低的一小步，卻也頗令人驕傲，這使得Mono這一全新低制造成本材料可能替代Czorchralski 硅，而成為成本降低的一個不錯的選擇。采用成核生長工藝，Mono材料的生產(chǎn)實現(xiàn)了晶向選擇的控制，從而提高了cell的效率。IMEC在130微米厚， 156×156mm的晶片上采用了介電層鈍化(dielectric passivation)等先進工藝，在低成本Mono材料上實現(xiàn)了18%的轉(zhuǎn)換效率，與目前商業(yè)化產(chǎn)品效率基本相同。

　　從15%到20%的量產(chǎn)效率提升只是晶體硅光伏的短期目標，隨著硅納米線(Si-nanowires)的提出，EUV光刻、干法刻蝕等越來越多的半導體工藝將應(yīng)用與太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率的大幅提升。IMEC光伏項目總監(jiān)Jef Poortmans介紹，未來的Si納米線直徑將小于4nm， Quantum Confinement將大于1.7ev。納米技術(shù)已提出很多年，其中不少技術(shù)挑戰(zhàn)還有待我們克服，如納米線的制造工藝、生長襯底的選擇等問題。“也許10年后，我們才能夠看到硅納米線的廣泛應(yīng)用，”Jef Poortmans笑談。但對IMEC來說，研究的過程也許正是探索未來的享受過程。

　　目前IMEC的PV研發(fā)計劃涵蓋工藝技術(shù)、建模、可靠性以及納米硅、有機光伏等前沿技術(shù)4個模塊。Schott Solar、Total等能源與光伏公司已參與其中，MEMC、Semitool、 LeyboldOpticas等設(shè)備材料公司也在積極配合IMEC的研發(fā)計劃，IMEC的PV實驗室已擴產(chǎn)在即。在經(jīng)歷25年的蓬勃發(fā)展，成為全球頂級微電子研發(fā)中心后， IMEC的逐日計劃為 “More than Moore”增添了更多的內(nèi)涵。