Извор: пв-мануфацтуринг.орг
ПВ индустрија се ослања на мултикристалне и монокристалне силицијумске плоче за производњу соларних ћелија. Заједно представљају скоро 90% свих материјала подлога од плочица који се користе у индустрији. Због различитих оријентација зрна унутар исте плочице, алкално гравирање се не може користити за текстурирање мултикристалног силиција, јер би то довело до неуједначене текстуре на површини јер различита зрна гравирају различитим брзинама. Монокристалне силицијумске плочице са оријентацијом [100] најчешћи су тип монокристалних плочица у индустрији јер се могу лако текстурирати помоћу алкалног нагризача, на пример КОХ. Силицијум кристалише у дијамантској кубној решетки (две међусобно продорне кубичне решетке центриране на лицу) и приказан је на слици 1. Плаве, зелене и црвене линије на слици 1 представљају [100], [110] и [111] авиони, респективно.
Слика 1Приказ дијамантске кубне решетке кристала силицијума и приказ различитих равни означених обојеним линијама.
Слика 1Приказ дијамантске кубне решетке кристала силицијума и приказ различитих равни означених обојеним линијама.
Алкални нагризачи нагризају [100] силицијумске површине много брже од [111] силицијумских површина, што је основа за процес анизотропног јеткања који се користи за израду пирамидалне текстуре. Главна разлика између нагризања оштећења тестере и текстуре је брзина нагризања. Да би се повећала анизотропија процеса, брзина нагризања мора бити ниска, тј. 2 µм/мин или нижа. Да би се постигле мање стопе нагризања, или се може смањити температура процеса и/или смањити концентрација нагризања. На пример, типичан рецепт за текстурирање који користи концентрацију КОХ од 1-2% (у поређењу са концентрацијом од 30-40% у уклањању оштећења тестере) на 70-80 ° Ц. Резултат је површина насељена случајним пирамидама заснованим на квадрату где су странице формиране [111] равни, а основа је [100] раван. Ово је приказано на слици 2. У стварности, урезане пирамиде нису савршени тетраедри квадратне основе са основним углом, а, 54,74 °. За већину индустријских процеса текстурирања а је између 49 и 53 °. То је зато што је врх пирамиде гравиран најдуже.
Слика 2Случајне квадратне пирамиде на силиконској површини. Основна ивица је 5-6 µм.
Раствор за текстурирање такође укључује изопропанол (или други индустријски додатак). Изопропанол делује као сурфактант који појачава влажење површине и осигурава да Х.2гас (ослобођен нагризањем) се не лепи за површину. Ако се изопропанол не користи, могу настати округли „брежуљци“ због Х.2мехурићи блокирају брзину нагризања на површини. Изопропил смањује површински напон и дозвољава Х.2мехурићи се лакше ослобађају са површине.
Постоји много фактора који доприносе квалитету текстуре:
Резултат текстуре зависи од почетне површине.
Процес је осетљив на присуство заосталих силиката услед нагризања оштећења тестере.
Равнотежа између нуклеације пирамиде и уништења пирамиде.
Прекогравирање може довести до уништења пирамида.
До испаравања изопропанола долази након што температура купке достигне 90 ° Ц.
Изопропанол има функцију влажења - спречава да се мехурићи Х2 залепе за површину.
Вентилација је важна, али може утицати на брзину испаравања изопропанола
Уобичајено трајање процеса је 15-20 минута, па се мора пратити брзина испаравања.
Серијска циркулација - мехурићи са Н.2може помоћи да компоненте купатила буду добро измешане.
Правилна текстура је важна јер је површинска текстура директно повезана са способношћу соларне ћелије да сакупља светлост и ствара струју. Текстурирање површина побољшава ћелијску струју путем три различита механизма.
Рефлексија светлосних зрака са једне нагнуте површине на другу побољшава вероватноћу апсорпције.
Фотони преломљени у силицијум ће се ширити под углом, повећавајући њихову ефективну дужину путање унутар ћелије, што заузврат повећава шансу за стварање пара електронских рупа.
Фотони дуге таласне дужине одбијени са задње површине наилазе на угаону силицијумску површину, побољшавајући шансу да се интерно рефлектују (хватање светлости)
Добра текстура треба да доведе до смањења рефлексије за читав опсег видљивих таласних дужина.
На слици 6 је приказана различита рефлексија за различита времена нагризања као функција таласне дужине. За оптимално текстурирање, величина пирамида би требала бити 3-10 µм (величина руба при дну), а покривеност површине треба бити близу 100%.
