高能氫離子束轟擊3毫米厚的晶硅盤，離子積累的精確深度達到20微米，機械臂就會快速移去晶圓，然后放在爐子里，這樣，硅中的離子就會形成微觀氫氣氣泡，這些氣泡會擴大，在硅晶片中形成微小裂縫，這就會使20微米厚的硅層剝落下來。

雙溪技術公司（Twin Creeks Technologies）是一家新創(chuàng)公司，一直在默默無聞地經營，今天，公司開發(fā)出一種方法，用以制作晶硅薄片，它說可以使硅太陽能電池的生產成本減少一半。公司在一所小工廠展示了這項技術，這是一所每年25兆瓦的太陽能電池工廠，正在建設之中，就在密西西比州（Mississippi）的塞納陶比亞（Senatobia）。


西哇•西哇拉姆（Siva Sivaram）是雙溪公司首席執(zhí)行官，他說，公司的技術既減少了所需硅的數量，也減少了生產設備的成本。他聲稱，公司生產太陽能電池，大約只需每瓦40美分，相比之下，現在最便宜的太陽能電池也需要約80美分。雙溪公司已籌集到9300萬美元風險資本，再加上密西西比州的貸款和其他來源的資金，公司會用于建設它的太陽能工廠。

晶硅片占太陽能電池的大部分，傳統(tǒng)方法制備晶硅片，需要切割塊狀或柱狀硅，形成200微米厚的晶圓，這個工藝會把大約一半的硅變成廢棄物。業(yè)界使用200微米的晶圓，因為晶圓太薄，就很脆，往往會在生產線上碎裂。但在理論上，它們可以達到20至30微米薄，仍然會同樣有效，甚至會更有效地把太陽光轉換成電能。

雙溪公司的工藝可以制作20微米厚的硅片，基本上沒有浪費。這需要使用薄層金屬，使它們足夠耐用，可以承受傳統(tǒng)太陽能電池加工設備。西哇拉姆說，因為大大減少了線鋸及相關設備的使用，而且制作更薄的晶圓，所以，雙溪公司所需的硅量減少了90％，也大大降低了資本費用。他說，這項技術可以添加到現有的生產線上。這家公司的主要計劃是出售生產設備，而不是生產太陽能電池。“我預計，到明年這個時候，我們會有六到十二個這樣的工具實地使用，”他說。


加快太陽能發(fā)電：雙溪公司的海曝離3（Hyperion 3）是離子加速器，用氫離子轟擊硅板，產生非常薄的太陽能硅片，用于太陽能電池。硅板排列在所說結構的外圍，離子撞擊晶圓時，這些結構會旋轉。來源：麻省理工科技創(chuàng)業(yè)

這個工藝始于真空室，其中，高能氫離子束轟擊3毫米厚的晶體硅盤。離子積累的精確深度是20微米，這是由光束電壓控制的。一旦積累了足夠的離子，機械臂就會快速移去晶圓，然后放在爐子里，這樣，硅中的離子就會形成微觀氫氣氣泡，這些氣泡會擴大，在硅晶片中形成微小裂縫，這就會使20微米厚的硅層剝落下來。公司把金屬襯板用于這樣的薄層硅上。公司使用的這一專用工藝使它不同于另一家公司，就是阿斯特羅瓦特公司（Astrowatt），這家公司制作的晶圓同樣薄。但是，阿斯特羅瓦特公司的晶圓只能略為彎曲，這就難以適用傳統(tǒng)的生產設備。

雙溪公司的晶圓可兼容傳統(tǒng)的太陽能電池生產設備，而且，也兼容現在使用的一些工藝，可制作先進的太陽能電池設計，如異質結構電池（heterojunction cells）。 西哇拉姆說，這種氫離子工藝可以采用硅以外的單晶材料，包括砷化鎵（gallium arsenide），這種半導體生產的太陽能電池，效率打破世界紀錄。

使用離子束制作晶硅薄晶圓，以前也考慮過，但過于昂貴，難以成為一種實用的制造方法。它需要粒子加速器，產生的離子束要有非常高的電流和非常高的能量，“這樣的東西過去是不存在的，”西哇拉姆說。他說，為了使這項技術可行，雙溪公司開發(fā)出一種離子加速器，比市面上的任何加速器都要“強10倍”。

雖然公司強調，這項技術兼容現有的生產線，但是，它確實要求，至少要有一項改變。通常情況下，晶圓經處理，會形成粗糙的表面紋理，這有助于它們吸收光線，而不是反射光線。這種紋理是由金字塔組成，高度相當于雙溪公司晶圓的厚度，所以，與新晶片一起使用是不切實際的。