מקור: pv-manufacturing.org
תעשיית ה- PV מסתמכת על פרוסות סיליקון רב -גבישיות ומונו -גבישיות לייצור תאים סולאריים. יחד הם מייצגים כמעט 90% מכל חומרי מצע הפרוסות המשמשים בתעשייה. בשל כיווני תבואה שונים בתוך אותו פרוס, לא ניתן להשתמש בתחריט אלקליין למרקם סיליקון רב-גבישי, מכיוון שהדבר יגרום למרקם לא אחיד על פני השטח כאשר גרגירים שונים חורטים בקצב שונה. פרוסות סיליקון חד -גבישיות בעלות אוריינטציה [100] הן הסוג הנפוץ ביותר של פרוסות חד -גבישיות בתעשייה מכיוון שניתן למרקם בקלות באמצעות תחליב אלקליין, למשל KOH. הסיליקון מתגבש בתוך סריג מעוקב יהלום (שני סריגים מעוקבים פנימיים המחדירים פנים) ומתואר באיור 1. הקווים הכחולים, הירוקים והאדומים באיור 1 מייצגים את [100], [110] ו- [111]. מטוסים, בהתאמה.
איור 1ייצוג סריג קוביות היהלום של קריסטל סיליקון וייצוג המישורים השונים כפי שמציינים קווים צבעוניים.
איור 1ייצוג סריג קוביות היהלום של קריסטל סיליקון וייצוג המישורים השונים כפי שמציינים קווים צבעוניים.
תחריטים אלקליין חורקים [100] משטחי סיליקון הרבה יותר מהר ממשטחי סיליקון [111], שהם הבסיס לתהליך התחריט האניסוטרופי המשמש לייצור מרקם פירמידה. ההבדל העיקרי בין תחריט נזקי מסור למרקם הוא קצב התחריט. כדי להגדיל את האניסוטרופיה של התהליך קצב התחריט צריך להיות נמוך, כלומר 2 מיקרון/דקה או נמוך יותר. כדי להשיג שיעורי תחריט נמוכים יותר, ניתן להוריד את טמפרטורת התהליך ו/או להוריד את ריכוז החומר. לדוגמה, מתכון מרקם טיפוסי המשתמש בריכוז KOH של 1-2% (בהשוואה לריכוז 30-40% בהסרת נזקי מסור) ב-70-80 מעלות צלזיוס. התוצאה היא משטח המאוכלס בפירמידות אקראיות המבוססות על ריבוע, כאשר הצלעות נוצרות על ידי [111] מטוסים והבסיס הוא המטוס [100]. זה מתואר באיור 2. במציאות, הפירמידות החרותות אינן טטרהדרונים מושלמים המבוססים על ריבוע עם זווית בסיס, א, של 54.74 °. עבור רוב תהליכי המרקם התעשייתיים א הוא בין 49 ל -53 °. הסיבה לכך היא שקצה הפירמידה נחרט למשך הזמן הארוך ביותר.
איור 2פירמידות מרובעות אקראיות על משטח הסיליקון. קצה הבסיס הוא 5-6 מיקרון.
פתרון המרקם כולל גם איזופרופנול (או תוסף תעשייתי אחר). איזופרופנול פועל כחומר פעילי שטח המשפר את הרטבת פני השטח ומבטיח כי H2גז (שמשתחרר מהתחריט) אינו נדבק למשטח. אם לא משתמשים באיזופרופנול, "גבעות" עגולות עלולות להיווצר עקב H2בועות החוסמות את קצב התחריט על פני השטח. איזופרופיל מפחית את מתח פני השטח ומאפשר H2בועות להשתחרר מהמשטח ביתר קלות.
ישנם גורמים רבים התורמים לאיכות המרקם:
תוצאת המרקם תלויה במשטח הראשוני.
התהליך רגיש לנוכחות סיליקטים שיוריים מחריטת נזקי מסור.
האיזון בין גרעין פירמידה להרס פירמידה.
תחריט יתר יכול להוביל להרס של פירמידות.
האידוי של איזופרופנול מתרחש לאחר שטמפרטורת האמבט מגיעה ל 90 מעלות צלזיוס.
לאיזופרופנול יש פונקציית הרטבה - מונע מבעיות H2 להידבק אל פני השטח.
אוורור חשוב, אך יכול להשפיע על קצב אידוי איזופרופנול
משך התהליך האופייני הוא 15-20 דקות, לכן יש לעקוב אחר קצב האידוי.
מחזור אצווה - מבעבע עם N.2יכול לעזור לשמור על רכיבי אמבט מעורבים היטב.
מרקם נכון הוא חשוב מכיוון שמרקם פני השטח קשור ישירות ליכולתו של התא הסולארי לקצור אור וליצור זרם. מרקם המשטחים משפר את זרם התא באמצעות שלושה מנגנונים מובחנים.
השתקפות קרני אור ממשטח זוויתי אחד לשני משפרת את סבירות הקליטה.
פוטונים שנפרצים לתוך הסיליקון יתפשטו בזווית, ויגדילו את אורך הנתיב האפקטיבי שלהם בתוך התא, מה שמגדיל את הסיכוי ליצירת זוגות חורים אלקטרונים.
פוטונים באורך גל ארוך המשתקפים מהמשטח האחורי נתקלים במשטח סיליקון זוויתי, ומשפרים את הסיכוי להשתקף פנימית (לכידת אור)
מרקם טוב אמור להוביל לרפלקטיביות נמוכה יותר לכל טווח אורך הגל הנראה.
באיור 6, רפלקטיביות שונה לזמני תחריט שונים מתוארת כפונקציה של אורך גל. לקבלת מרקם אופטימלי, גודל הפירמידות צריך להיות 3-10 מיקרון (גודל הקצה בבסיס) וכיסוי המשטח צריך להיות קרוב ל -100%.
