المصدر: pv-manufacturing.org
تعتمد الصناعة الكهروضوئية على رقائق السيليكون متعددة البلورات وأحادي البلورية لتصنيع الخلايا الشمسية. يمثلون معًا ما يقرب من 90 ٪ من جميع مواد ركيزة الويفر المستخدمة في الصناعة. نظرًا لاتجاهات الحبوب المختلفة داخل نفس الرقاقة ، لا يمكن استخدام النقش القلوي لتركيب السيليكون متعدد البلورات ، لأن هذا سيؤدي إلى نسيج غير منتظم على السطح حيث يتم حفر الحبوب المختلفة بمعدلات مختلفة. رقاقات السيليكون أحادية البلورة ذات الاتجاه [100] هي النوع الأكثر شيوعًا من الرقاقات أحادية البلورية في الصناعة لأنه يمكن تركيبها بسهولة باستخدام تنميق قلوي ، على سبيل المثال KOH. يتبلور السيليكون في شبكة مكعب من الألماس (شبكتان مكعبتان متداخلتان في وسط الوجه) ويوضح الشكل 1. الخطوط الزرقاء والخضراء والحمراء في الشكل 1 تمثل [100] و [110] و [111] الطائرات ، على التوالي.
شكل 1تمثيل الشبكة الماسية المكعبة لبلورة السيليكون وتمثيل المستويات المختلفة كما هو موضح بالخطوط الملونة.
شكل 1تمثيل الشبكة الماسية المكعبة لبلورة السيليكون وتمثيل المستويات المختلفة كما هو موضح بالخطوط الملونة.
ينقش القلوي [100] أسطح السيليكون أسرع بكثير من [111] سطوح السيليكون ، وهو الأساس لعملية النقش متباينة الخواص المستخدمة لصنع نسيج هرمي. الفرق الرئيسي بين حفر تلف المنشار والتركيب هو معدل الحفر. لزيادة تباين العملية ، يجب أن يكون معدل الحفر منخفضًا ، أي 2 ميكرومتر / دقيقة أو أقل. لإنجاز معدلات حفر أقل ، يمكن إما خفض درجة حرارة العملية و / أو تقليل تركيز الخداع. على سبيل المثال ، وصفة تركيب نموذجية تستخدم تركيز KOH بنسبة 1-2٪ (مقارنة بتركيز 30-40٪ في إزالة تلف المنشار) عند 70-80 درجة مئوية. والنتيجة هي سطح مملوء بأهرام عشوائية مربعة الشكل حيث تتكون جوانبها من [111] طائرة والقاعدة هي [100] مستوى. هذا موضح في الشكل 2. في الواقع ، الأهرامات المحفورة ليست رباعي السطوح ذات قاعدة مربعة كاملة بزاوية قاعدية ، a ، 54.74 درجة. بالنسبة لمعظم عمليات التركيب الصناعية ، تتراوح درجة الحرارة بين 49 و 53 درجة. وذلك لأن رأس الهرم محفور لأطول مدة.
الشكل 2أهرامات مربعة عشوائية على سطح السيليكون. حافة القاعدة 5-6 ميكرومتر.
يشتمل محلول التركيب أيضًا على الأيزوبروبانول (أو أي مادة مضافة صناعية أخرى). يعمل الأيزوبروبانول كعامل خافض للتوتر السطحي مما يعزز ترطيب السطح ويضمن أن H2الغاز (الناتج عن النقش) لا يلتصق بالسطح. إذا لم يتم استخدام الأيزوبروبانول ، يمكن أن تتشكل "أكوام" مستديرة بسبب H2فقاعات تمنع معدل الحفر على السطح. يقلل الأيزوبروبيل من التوتر السطحي ويسمح لـ H2تنطلق الفقاعات من السطح بسهولة أكبر.
هناك العديد من العوامل التي تساهم في جودة التركيب:
نتيجة التركيب تعتمد على السطح الأولي.
العملية حساسة لوجود السيليكات المتبقية من حفر تلف المنشار.
التوازن بين تنوي الهرم وتدمير الهرم.
يمكن أن يؤدي النقش المفرط إلى تدمير الأهرامات.
يحدث تبخر الأيزوبروبانول بعد أن تصل درجة حرارة الحمام إلى 90 درجة مئوية.
يحتوي الأيزوبروبانول على وظيفة ترطيب - يمنع فقاعات H2 من الالتصاق بالسطح.
التهوية مهمة ، لكنها يمكن أن تؤثر على معدل تبخر الأيزوبروبانول
تتراوح مدد العملية النموذجية من 15 إلى 20 دقيقة ، لذلك يجب مراقبة معدل التبخر.
تداول دفعة - محتدما مع N.2يمكن أن تساعد في الحفاظ على مكونات الحمام مختلطة جيدًا.
يعد التركيب الصحيح مهمًا لأن نسيج السطح يرتبط ارتباطًا مباشرًا بقدرة الخلية الشمسية على حصاد الضوء وتوليد التيار. يعمل تركيب الأسطح على تحسين تيار الخلية عبر ثلاث آليات متميزة.
يؤدي انعكاس أشعة الضوء من سطح مائل إلى سطح آخر إلى تحسين احتمالية الامتصاص.
سوف تنتشر الفوتونات المنكسرة في السيليكون بزاوية ، مما يزيد من طول مسارها الفعال داخل الخلية ، مما يزيد بدوره من فرصة توليد زوج من الثقوب الإلكترونية.
تواجه الفوتونات طويلة الموجة المنعكسة من السطح الخلفي سطح سيليكون مائل ، مما يحسن فرصة الانعكاس داخليًا (محاصرة الضوء)
يجب أن يؤدي التركيب الجيد إلى انعكاس أقل لكامل نطاق الطول الموجي المرئي.
في الشكل 6 ، تم رسم الانعكاسية المختلفة لأوقات النقش المختلفة كدالة لطول الموجة. للحصول على القوام الأمثل ، يجب أن يكون حجم الأهرامات 3-10 ميكرومتر (حجم الحافة عند القاعدة) ويجب أن تكون تغطية السطح قريبة من 100٪.
