Avots: pv-manufacturing.org
PV rūpniecība paļaujas uz daudzkristāliskām un monokristāliskām silīcija plāksnēm saules bateriju ražošanā. Kopā tie veido gandrīz 90% no visa rūpniecībā izmantotā vafeļu substrāta materiāla. Tā kā tajā pašā vafelē ir atšķirīgas graudu orientācijas, daudzkristāliskā silīcija teksturēšanai nevar izmantot sārmainu kodināšanu, jo tas novedīs pie nevienmērīgas tekstūras veidošanās uz virsmas, jo dažādi graudi iegravējas ar dažādu ātrumu. Monokristāliskās silīcija plāksnes ar [100] orientāciju ir nozarē visizplatītākais monokristālisko vafeļu veids, jo to var viegli teksturēt, izmantojot sārmainu kodinātāju, piemēram, KOH. Silīcijs kristalizējas dimanta kubiskā režģī (divi savstarpēji caurlaidīgi, uz centru vērsti kubiskie režģi), un tas ir attēlots 1. attēlā. Zilās, zaļās un sarkanās līnijas 1. attēlā attēlo [100], [110] un [111] attiecīgi lidmašīnas.
1. attēlsSilīcija kristāla dimanta kubiskā režģa attēlojums un dažādu plakņu attēlojums, kā norādīts ar krāsainām līnijām.
1. attēlsSilīcija kristāla dimanta kubiskā režģa attēlojums un dažādu plakņu attēlojums, kā norādīts ar krāsainām līnijām.
Sārmu kodinātāji kodina [100] silīcija virsmas daudz ātrāk nekā [111] silīcija virsmas, kas ir pamatā piramīdas tekstūras veidošanai izmantotajam anizotropajam kodināšanas procesam. Galvenā atšķirība starp zāģa bojājumu kodināšanu un teksturēšanu ir kodināšanas ātrums. Lai palielinātu procesa anizotropiju, kodināšanas ātrumam jābūt zemam, ti, 2 µm/min vai zemākam. Lai panāktu zemāku kodināšanas ātrumu, procesa temperatūru var pazemināt un/vai kodinātāja koncentrāciju samazināt. Piemēram, tipiska teksturēšanas recepte, kurā KOH koncentrācija ir 1–2% (salīdzinājumā ar 30–40% koncentrāciju zāģa bojājumu novēršanā) 70–80 ° C temperatūrā. Rezultāts ir virsma, kas apdzīvota ar randomizētām kvadrātveida piramīdām, kur malas veido [111] plaknes, bet pamatne ir [100] plakne. Tas ir attēlots 2. attēlā. Patiesībā iegravētās piramīdas nav perfekti kvadrātveida tetraedri, kuru pamatleņķis a ir 54,74 °. Lielākajai daļai rūpniecisko teksturēšanas procesu a ir no 49 līdz 53 °. Tas ir tāpēc, ka piramīdas gals ir iegravēts visilgāk.
2. attēlsNejaušas kvadrātveida piramīdas uz silīcija virsmas. Pamatnes mala ir 5-6 µm.
Teksturēšanas šķīdumā ietilpst arī izopropanols (vai cita rūpnieciska piedeva). Izopropanols darbojas kā virsmaktīvā viela, kas uzlabo virsmas mitrināšanu un nodrošina, ka H2gāze (izdalās kodināšanas rezultātā) nelīp pie virsmas. Ja neizmanto izopropanolu, H dēļ var veidoties apaļi “pauguri”2burbuļi bloķē kodināšanas ātrumu pie virsmas. Izopropils samazina virsmas spraigumu un ļauj H2burbuļi, lai vieglāk atbrīvotos no virsmas.
Teksturēšanas kvalitāti veicina daudzi faktori:
Teksturēšanas rezultāts ir atkarīgs no sākotnējās virsmas.
Process ir jutīgs pret silikātu atlikumu klātbūtni, kas radušies zāģa bojājumu kodināšanas rezultātā.
Līdzsvars starp piramīdu kodoliem un piramīdu iznīcināšanu.
Pārmērīga kodināšana var izraisīt piramīdu iznīcināšanu.
Izopropanola iztvaikošana notiek pēc tam, kad vannas temperatūra sasniedz 90 ° C.
Izopropanolam ir mitrināšanas funkcija - novērš H2 burbuļu pielipšanu pie virsmas.
Ventilācija ir svarīga, bet var ietekmēt izopropanola iztvaikošanas ātrumu
Parasti procesa ilgums ir 15-20 minūtes, tāpēc ir jāuzrauga iztvaikošanas ātrums.
Partijas cirkulācija - burbuļošana ar N2var palīdzēt labi sajaukt vannas sastāvdaļas.
Pareiza tekstūra ir svarīga, jo virsmas faktūra ir tieši saistīta ar saules baterijas spēju savākt gaismu un radīt strāvu. Virsmu teksturēšana uzlabo šūnu strāvu, izmantojot trīs atšķirīgus mehānismus.
Gaismas staru atstarošana no vienas leņķiskās virsmas uz otru uzlabo absorbcijas varbūtību.
Silīcijā lauztie fotoni izplatīsies leņķī, palielinot to faktisko ceļa garumu šūnā, kas savukārt palielina elektronu caurumu pāru ģenerēšanas iespēju.
Garā viļņa garuma fotoni, kas atspoguļojas no aizmugurējās virsmas, saskaras ar leņķisko silīcija virsmu, uzlabojot iekšējās atstarošanās iespēju (gaismas uztveršana)
Labai tekstūrai vajadzētu samazināt redzamību visā redzamā viļņu garuma diapazonā.
6. attēlā ir attēlota atšķirīgā atstarošanas spēja dažādiem kodināšanas laikiem kā viļņa garuma funkcija. Lai iegūtu optimālu tekstūru, piramīdu izmēram jābūt 3–10 µm (malas izmēram pie pamatnes), un virsmas pārklājumam jābūt tuvu 100%.
