منبع: pv-manufacturing.org
صنعت PV برای تولید سلول های خورشیدی به ویفرهای سیلیکونی چند بلوری و تک بلوری تکیه می کند. آنها با هم تقریباً 90 of از مواد بستر ویفر مورد استفاده در صنعت را نشان می دهند. با توجه به جهت دانه های متفاوت در یک ویفر ، از قلم قلیایی نمی توان برای ایجاد سیلیکون چند بلوری استفاده کرد ، زیرا این امر منجر به بافت یکنواخت روی سطح می شود زیرا دانه های مختلف با سرعت های مختلف حک می شوند. ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی با جهت گیری [100] رایج ترین نوع ویفرهای تک کریستالی در صنعت هستند زیرا می توان به راحتی با استفاده از یک اچنت قلیایی ، به عنوان مثال KOH ، بافت ایجاد کرد. سیلیکون در یک شبکه مکعبی الماس (دو شبکه مکعبی صورت محور متقابل) متبلور می شود و در شکل 1 نشان داده شده است. خطوط آبی ، سبز و قرمز در شکل 1 نشان دهنده [100] ، [110] و [111] است. به ترتیب هواپیماها
شکل 1نمایشی از شبکه مکعبی الماس از کریستال سیلیکون و نمایش سطوح مختلف که با خطوط رنگی نشان داده شده است.
شکل 1نمایشی از شبکه مکعبی الماس از کریستال سیلیکون و نمایش سطوح مختلف که با خطوط رنگی نشان داده شده است.
اچنت های قلیایی [100] سطح سیلیکون را بسیار سریعتر از سطوح سیلیکون [111] حک می کنند ، که این اساس فرایند حکاکی ناهمسانگرد است که برای ایجاد بافت هرمی استفاده می شود. تفاوت اصلی بین اچ و آسیب بافت در میزان اچ است. برای افزایش ناهمسانگردی فرایند ، نرخ اچ باید کم باشد ، یعنی 2 میکرومتر در دقیقه یا کمتر. برای دستیابی به نرخ های پایین تر ، می توان دمای فرایند را کاهش داد و/یا غلظت اچنت کاهش یافت. به عنوان مثال ، یک دستور بافت معمولی که از غلظت KOH 1-2 ((در مقایسه با غلظت 30-40 in در حذف آسیب اره) در دمای 70-80 درجه سانتی گراد استفاده می کند. نتیجه یک سطح پر از اهرام تصادفی بر اساس مربع است که در آن اضلاع توسط [111] صفحه و پایه آن [100] صفحه است. این در شکل 2 نشان داده شده است. در حقیقت ، هرم های حکاکی شده ، چهار ضلعی مطابق شکل مربع با زاویه پایه a 54.74 درجه نیستند. برای اکثر فرایندهای بافت صنعتی a بین 49 تا 53 درجه است. این به این دلیل است که نوک هرم برای طولانی ترین مدت زمان حک شده است.
شکل 2اهرام مربع تصادفی بر روی سطح سیلیکون. لبه پایه 5-6 میکرومتر است.
محلول بافت نیز شامل ایزوپروپانول (یا یک افزودنی صنعتی دیگر) است. ایزوپروپانول به عنوان یک سورفاکتانت عمل می کند که باعث افزایش رطوبت سطح می شود و اطمینان می دهد که H2گاز (توسط اچ آزاد می شود) به سطح نمی چسبد. در صورت عدم استفاده از ایزوپروپانول ، به دلیل H می توان "تپه های گرد" ایجاد کرد2حباب هایی که سرعت اچ را در سطح مسدود می کنند. ایزوپروپیل کشش سطحی را کاهش داده و اجازه H می دهد2حباب ها به راحتی از سطح خارج می شوند.
عوامل زیادی بر کیفیت بافت نقش دارند:
نتیجه بافت به سطح اولیه بستگی دارد.
این فرآیند نسبت به وجود سیلیکات های باقی مانده از اچ آسیب دیدگی اره حساس است.
تعادل بین هسته هرم و تخریب هرم.
بیش از حد حکاکی می تواند منجر به تخریب هرم شود.
تبخیر ایزوپروپانول پس از رسیدن دمای حمام به 90 درجه سانتی گراد اتفاق می افتد.
ایزوپروپانول دارای عملکرد مرطوب کننده است - مانع چسبیدن حباب های H2 به سطح می شود.
تهویه مهم است ، اما می تواند بر سرعت تبخیر ایزوپروپانول تأثیر بگذارد
مدت زمان معمول فرآیند 15-20 دقیقه است ، بنابراین میزان تبخیر باید کنترل شود.
گردش دسته ای - حباب با N2می تواند به حفظ ترکیبات حمام به خوبی کمک کند.
بافت صحیح مهم است زیرا بافت سطح با توانایی سلول خورشیدی در جمع آوری نور و ایجاد جریان ارتباط مستقیم دارد. بافت سطوح از طریق سه مکانیسم مجزا جریان سلول را بهبود می بخشد.
بازتاب اشعه های نور از یک سطح زاویه دار به سطح دیگر احتمال جذب را افزایش می دهد.
فوتون هایی که در سیلیکون شکسته می شوند با زاویه ای گسترش می یابند و طول مسیر م theirثر خود را در داخل سلول افزایش می دهند ، که به نوبه خود شانس ایجاد جفت الکترون-حفره را افزایش می دهد.
فوتونهای طول موج بلند منعکس شده از سطح عقب با سطح سیلیکون زاویه دار برخورد می کنند و احتمال بازتاب داخلی را افزایش می دهند (به دام انداختن نور)
یک بافت خوب باید منجر به انعکاس کمتری در کل محدوده طول موج قابل مشاهده شود.
در شکل 6 ، بازتاب متفاوت برای زمان های مختلف اچ به عنوان تابعی از طول موج ترسیم شده است. برای بافت بهینه ، اندازه اهرام باید 3-10 میکرومتر (اندازه لبه در پایه) و پوشش سطح باید نزدیک به 100 باشد.
