Източник: pv-manufacturing.org
ФВ индустрията разчита на мултикристални и монокристални силициеви пластини за производството на слънчеви клетки. Заедно те представляват близо 90% от целия вафлен субстратен материал, използван в индустрията. Поради различните ориентации на зърната в една и съща вафла, алкалното ецване не може да се използва за текстуриране на мултикристален силиций, тъй като това би довело до неравномерно текстуриране на повърхността, тъй като различните зърна ецват с различна скорост. Монокристалните силициеви пластини с ориентация [100] са най -често срещаният тип монокристални вафли в индустрията, тъй като те могат лесно да бъдат текстурирани с помощта на алкален гравиращ агент, например KOH. Силицийът кристализира в диамантена кубична решетка (две взаимопроникващи кубични решетки, центрирани с лице) и е изобразен на фиг. 1. Сините, зелените и червените линии на фиг. 1 представляват [100], [110] и [111] самолети, съответно.
Фигура 1Представяне на диамантената кубична решетка на силициев кристал и представяне на различните равнини, както е обозначено с цветни линии.
Фигура 1Представяне на диамантената кубична решетка на силициев кристал и представяне на различните равнини, както е обозначено с цветни линии.
Алкалните офорти ецват [100] силициевите повърхности много по -бързо от [111] силициевите повърхности, което е в основата на процеса на анизотропно ецване, използван за създаване на текстура на пирамида. Основната разлика между ецването и текстурирането на щети от триона е скоростта на ецване. За да се увеличи анизотропията на процеса, скоростта на ецване трябва да бъде ниска, т.е. 2 µm/min или по -ниска. За да се постигнат по -ниски скорости на ецване, или температурата на процеса може да бъде понижена и/или концентрацията на ецване да бъде намалена. Например, типична рецептура за текстуриране, която използва концентрация на КОН от 1-2% (в сравнение с 30-40% концентрация при отстраняване на повреди от триона) при 70-80 ° C. Резултатът е повърхност, населена с рандомизирани квадратни пирамиди, където страните са оформени от [111] равнини, а основата е равнината [100]. Това е изобразено на фигура 2. В действителност гравираните пирамиди не са перфектни квадратни тетраедри с основен ъгъл, а, 54,74 °. За повечето индустриални текстуриращи процеси а е между 49 и 53 °. Това е така, защото върхът на пирамидата е гравиран най -дълго.
Фигура 2Случайни квадратни пирамиди върху силициевата повърхност. Основният ръб е 5-6 µm.
Текстуриращият разтвор включва също изопропанол (или друга промишлена добавка). Изопропанолът действа като повърхностно активно вещество, което засилва намокрянето на повърхността и гарантира, че Н2газът (отделен от офорта) не залепва за повърхността. Ако не се използва изопропанол, могат да се образуват кръгли „хълмове“ поради Н2мехурчета, блокиращи скоростта на офорт на повърхността. Изопропилът намалява повърхностното напрежение и позволява H2мехурчета за по -лесно освобождаване от повърхността.
Има много фактори, които допринасят за качеството на текстурата:
Резултатът от текстурирането зависи от първоначалната повърхност.
Процесът е чувствителен към наличието на остатъчни силикати от офорт от увреждане на триона.
Балансът между образуването на пирамида и разрушаването на пирамидата.
Прекомерното гравиране може да доведе до разрушаване на пирамиди.
Изпаряването на изопропанол се случва след като температурата на банята достигне 90 ° C.
Изопропанолът има овлажняваща функция - спира H2 мехурчетата да се залепват за повърхността.
Вентилацията е важна, но може да повлияе на скоростта на изпаряване на изопропанол
Типичната продължителност на процеса е 15-20 минути, поради което скоростта на изпаряване трябва да се следи.
Партидна циркулация - барботиране с N2може да помогне за поддържане на компонентите на банята добре смесени.
Правилното текстуриране е важно, тъй като повърхностната текстура е пряко свързана със способността на слънчевата клетка да събира светлина и да генерира ток. Текстурирането на повърхностите подобрява клетъчния ток чрез три различни механизма.
Отражението на светлинните лъчи от една ъглова повърхност върху друга подобрява вероятността от поглъщане.
Фотоните, пречупени в силиция, ще се разпространяват под ъгъл, увеличавайки тяхната ефективна дължина на пътя в клетката, което от своя страна увеличава шанса за генериране на двойка електрон-дупка.
Фотоните с дълги вълни, отразени от задната повърхност, се сблъскват с ъглова силициева повърхност, подобрявайки шанса да бъдат вътрешно отразени (улавяне на светлина)
Доброто текстуриране трябва да доведе до по -ниска отразяваща способност за целия видим диапазон на дължините на вълните.
На фиг. 6 различната отразяваща способност за различно време на ецване е нанесена като функция от дължината на вълната. За оптимално текстуриране размерът на пирамидите трябва да бъде 3-10 µm (размер на ръба в основата), а покритието на повърхността трябва да бъде близо до 100%.
