IMEC的“逐日”征程

时隔两年，又一次来到位于比利时小城鲁汶的IMEC，笔者感受到了25岁的IMEC，在经历半导体跌宕周期的变化后，将更多的More than Moore提上了研发日程。从纳米微缩到千兆瓦项目计划让IMEC发挥了微电子领域所长，并成功渗透到了光伏领域。而今，如何将更多的半导体工艺与经验应用于光伏，提高转换效率，并不断降低成本已成为了全球光伏人的目标。

在IMEC光伏roadmap中，降低晶体硅晶片的厚度自然首当其冲，从2008年200微米减薄到2010年的120微米，继而在2015和2020年实现80和40微米的晶片厚度是目前设定的初步目标。与此同时，创新的硅材料、硅外延与硅薄膜技术等都可能成为成本降低的有效手段。

图：IMEC未来c-Si光伏技术路线

与BP Solar合作，IMEC在低成本的Mono硅材料上实现了18％的转换效率，这也许只是迈向成本降低的一小步，却也颇令人骄傲，这使得Mono这一全新低制造成本材料可能替代Czorchralski 硅，而成为成本降低的一个不错的选择。采用成核生长工艺，Mono材料的生产实现了晶向选择的控制，从而提高了cell的效率。IMEC在130微米厚， 156×156mm的晶片上采用了介电层钝化（dielectric passivation）等先进工艺，在低成本Mono材料上实现了18％的转换效率，与目前商业化产品效率基本相同。

从15％到20％的量产效率提升只是晶体硅光伏的短期目标，随着硅纳米线（Si－nanowires）的提出，EUV光刻、干法刻蚀等越来越多的半导体工艺将应用与太阳能光伏产业，从而实现转换效率的大幅提升。IMEC光伏项目总监Jef Poortmans介绍，未来的Si纳米线直径将小于4nm， Quantum Confinement将大于1.7ev。纳米技术已提出很多年，其中不少技术挑战还有待我们克服，如纳米线的制造工艺、生长衬底的选择等问题。“也许10年后，我们才能够看到硅纳米线的广泛应用，”Jef Poortmans笑谈。但对IMEC来说，研究的过程也许正是探索未来的享受过程。

目前IMEC的PV研发计划涵盖工艺技术、建模、可靠性以及纳米硅、有机光伏等前沿技术4个模块。Schott Solar、Total等能源与光伏公司已参与其中，MEMC、Semitool、 LeyboldOpticas等设备材料公司也在积极配合IMEC的研发计划，IMEC的PV实验室已扩产在即。在经历25年的蓬勃发展，成为全球顶级微电子研发中心后， IMEC的逐日计划为 “More than Moore”增添了更多的内涵。