Vir: pv-manufacturing.org
PV industrija se za izdelavo sončnih celic opira na večkristalne in monokristalne silicijeve ploščice. Skupaj predstavljajo skoraj 90% vsega materiala iz rezin, ki se uporablja v industriji. Zaradi različnih orientacij zrn znotraj iste rezine alkalnega jedkanja ni mogoče uporabiti za teksturiranje večkristaliničnega silicija, saj bi to povzročilo neenakomerno teksturiranje na površini, saj različna zrna jedkajo z različnimi hitrostmi. Monokristalne silicijeve plošče z orientacijo [100] so najpogostejša vrsta monokristalnih rezin v industriji, ker jih je mogoče enostavno teksturirati z uporabo alkalnega jedkala, na primer KOH. Silicij kristalizira v diamantni kubični rešetki (dve medsebojno prodorni kubični rešetki, usmerjeni v obraz) in je prikazan na sliki 1. Modre, zelene in rdeče črte na sliki 1 predstavljajo [100], [110] in [111] letala.
Slika 1Predstavitev diamantne kubične rešetke silicijevega kristala in predstavitev različnih ravnin, označenih z barvnimi črtami.
Slika 1Predstavitev diamantne kubične rešetke silicijevega kristala in predstavitev različnih ravnin, označenih z barvnimi črtami.
Alkalni jedkalniki jedkajo [100] silicijeve površine veliko hitreje kot [111] silicijeve površine, kar je osnova za proces anizotropnega jedkanja, ki se uporablja za izdelavo piramidne teksture. Glavna razlika med jedkanjem in teksturiranjem poškodb žage je hitrost jedkanja. Za povečanje anizotropije procesa mora biti hitrost jedkanja nizka, tj. 2 µm/min ali nižja. Da bi dosegli nižje stopnje jedkanja, lahko znižamo temperaturo procesa in/ali zmanjšamo koncentracijo jedilnega sredstva. Na primer tipičen recept za teksturiranje, ki uporablja koncentracijo KOH 1-2% (v primerjavi s 30-40% koncentracijo pri odstranjevanju poškodb žage) pri 70-80 ° C. Rezultat je površina, poseljena z randomiziranimi piramidami na kvadratni osnovi, kjer stranice tvorijo ravnine [111], osnova pa ravnina [100]. To je prikazano na sliki 2. V resnici jedkane piramide niso popolni kvadratni tetraedri z osnovnim kotom, a, 54,74 °. Za večino industrijskih postopkov teksturiranja je a med 49 in 53 °. To je zato, ker je vrh piramide jedkan najdlje.
Slika 2Naključne kvadratne piramide na silicijevi površini. Osnovni rob je 5-6 µm.
Rešitev za teksturiranje vključuje tudi izopropanol (ali drug industrijski dodatek). Izopropanol deluje kot površinsko aktivna snov, ki poveča površinsko vlaženje in zagotavlja, da H2plin (sproščen z jedkanjem) se ne lepi na površino. Če izopropanola ne uporabljamo, lahko zaradi H nastanejo okrogli "hribi"2mehurčki, ki blokirajo hitrost jedkanja na površini. Izopropil zmanjša površinsko napetost in omogoča H2mehurčki se lažje sproščajo s površine.
Na kakovost teksture vpliva veliko dejavnikov:
Rezultat teksturiranja je odvisen od začetne površine.
Postopek je občutljiv na prisotnost preostalih silikatov zaradi jedkanja zaradi poškodb žage.
Ravnotežje med nastankom piramide in uničenjem piramide.
Prekomerno jedkanje lahko povzroči uničenje piramid.
Izhlapevanje izopropanola se pojavi, ko temperatura kopeli doseže 90 ° C.
Izopropanol ima funkcijo vlaženja - preprečuje, da bi se mehurčki H2 prilepili na površino.
Prezračevanje je pomembno, vendar lahko vpliva na hitrost izhlapevanja izopropanola
Običajno trajanje postopka je 15-20 minut, zato je treba spremljati hitrost izhlapevanja.
Serijsko kroženje - brbotanje z N.2lahko pomaga pri ohranjanju dobro mešanih sestavin kopeli.
Pravilna tekstura je pomembna, ker je površinska tekstura neposredno povezana s sposobnostjo sončne celice, da zbira svetlobo in ustvarja tok. Teksturiranje površin izboljša celični tok s pomočjo treh različnih mehanizmov.
Odboj svetlobnih žarkov z ene kotne površine na drugo izboljša verjetnost absorpcije.
Fotoni, lomljeni v silicij, se bodo širili pod kotom, s čimer se bo povečala njihova efektivna dolžina poti znotraj celice, kar posledično poveča možnost nastanka para elektronskih lukenj.
Fotoni dolge valovne dolžine, ki se odbijejo od zadnje površine, naletijo na kotno silicijevo površino, kar poveča možnost notranjega odboja (ujemanje svetlobe)
Dobra tekstura bi morala zmanjšati odbojnost za celotno območje vidnih valovnih dolžin.
Na sliki 6 je prikazana različna odbojnost za različne čase jedkanja kot funkcija valovne dolžine. Za optimalno teksturiranje mora biti velikost piramid 3-10 µm (velikost roba na dnu), pokritost površine pa mora biti blizu 100%.
