Forrás: pv-manufacturing.org
A napelemek gyártása során a PV ipar multikristályos és egykristályos szilíciumlapkákra támaszkodik. Ezek együttesen az iparban használt összes ostya hordozóanyag közel 90% -át teszik ki. Az ugyanazon ostyán belüli eltérő szemcse-orientációk miatt a lúgos maratás nem használható a többkristályos szilícium textúrázására, mivel ez azt eredményezné, hogy a felület nem egyenletes textúrájú lesz, mivel a különböző szemcsék különböző sebességgel maratnak. A monokristályos szilícium ostyák [100] orientációval az iparágban a legelterjedtebb monokristályos ostyatípusok, mivel könnyen textúrázhatók lúgos maró, például KOH segítségével. A szilícium egy gyémánt köbös rácsban kristályosodik (két egymásba hatoló, arcközpontú köbös rács), és az 1. ábrán látható. Az 1. ábra kék, zöld és piros vonalai a [100], [110] és [111] repülőgépek, ill.
1.ábraA szilíciumkristály gyémánt köbös rácsának ábrázolása és a különböző síkok ábrázolása színes vonalakkal.
1.ábraA szilíciumkristály gyémánt köbös rácsának ábrázolása és a különböző síkok ábrázolása színes vonalakkal.
Az alkáli maratók jóval gyorsabban maratják [100] a szilícium felületeket, mint a [111] szilícium felületek, ami a piramis textúra előállításához használt anizotróp maratási folyamat alapja. A fő különbség a fűrészkárosodás és a textúrázás között a maratási sebesség. A folyamat anizotrópiájának növelése érdekében a maratási sebességnek alacsonynak kell lennie, azaz 2 µm/perc vagy alacsonyabb. Az alacsonyabb maratási sebességek elérése érdekében vagy csökkenteni lehet a folyamat hőmérsékletét, és/vagy csökkenteni lehet a maró koncentrációját. Például egy tipikus textúrázási recept, amely 1-2% KOH koncentrációt használ (szemben a fűrészkár eltávolításának 30-40% -os koncentrációjával) 70-80 ° C-on. Az eredmény egy véletlenszerűen kiválasztott négyzet alapú piramisokkal benépesített felület, amelynek oldalait [111] sík alkotja, és az alap a [100] sík. Ezt a 2. ábra szemlélteti. A valóságban a maratott piramisok nem tökéletes négyzet alapú tetraéderek, a-nak 54,74 ° -os alapszöggel. A legtöbb ipari textúrázási eljárásnál a 49 és 53 ° között van. Ennek oka, hogy a piramis csúcsa a leghosszabb ideig maratott.
2. ábraVéletlen négyzet alakú piramisok a szilícium felületén. Az alapszéle 5-6 µm.
A texturáló oldat izopropanolt (vagy más ipari adalékanyagot) is tartalmaz. Az izopropanol felületaktív anyagként működik, amely fokozza a felület nedvesítését és biztosítja, hogy a H2a gáz (a maratás által felszabaduló) nem tapad a felülethez. Ha nem használnak izopropanolt, kerek „dombok” alakulhatnak ki a H miatt2buborékok, amelyek blokkolják a maratás sebességét a felületen. Az izopropil csökkenti a felületi feszültséget és lehetővé teszi a H -t2buborékok könnyebben felszabadulnak a felületről.
A textúrázás minőségét számos tényező befolyásolja:
A textúrázás eredménye a kezdeti felülettől függ.
Az eljárás érzékeny a fűrész sérülésének maratásából származó maradék szilikátok jelenlétére.
Egyensúly a piramismagképződés és a piramispusztítás között.
A túlzott maratás a piramisok pusztulásához vezethet.
Az izopropanol elpárolog, miután a fürdő hőmérséklete elérte a 90 ° C -ot.
Az izopropanol nedvesítő funkcióval rendelkezik - megakadályozza a H2 buborékok feltapadását.
A szellőzés fontos, de befolyásolhatja az izopropanol párolgási sebességét
A folyamat jellemző időtartama 15-20 perc, ezért figyelni kell a párolgási sebességre.
Tételkeringés - buborékolás N -vel2segíthet a fürdőkomponensek jó keverésében.
A helyes textúrálás azért fontos, mert a felületi textúra közvetlenül összefügg a napelem fény- és áramgeneráló képességével. A felületek textúrázása három különböző mechanizmus révén javítja a cellaáramot.
A fénysugarak egyik szögletes felületről a másikra való visszaverődése javítja az abszorpció valószínűségét.
A szilíciumba törött fotonok szögben terjednek, növelve a tényleges úthosszukat a cellán belül, ami viszont növeli az elektron-lyuk párképződés esélyét.
A hátsó felületről visszaverődő hosszú hullámhosszú fotonok szögletes szilíciumfelülettel találkoznak, javítva a belső visszaverődés esélyét (fénycsapda)
A jó textúrázásnak alacsonyabb fényvisszaverő képességhez kell vezetnie a teljes látható hullámhossztartományban.
A 6. ábrán a különböző maratási idők eltérő fényvisszaverő képességét ábrázoljuk a hullámhossz függvényében. Az optimális textúrázás érdekében a piramisok méretének 3-10 µm-nek kell lennie (az él szélessége a tövénél), és a felület borításának közel 100%-nak kell lennie.
