Proceedings of the European Summer School of Photovoltaics 4 â 7 ...

More documents

Recommendations

Info

Rys. 9. Zdjęcia mikroskopowe podłoży krzemowych trawionych w roztworze 3 M KOH z dodatkiem 1,2-heksanediolu o różnym stężeniu rzystując mikroskop optyczny. Proces trawienia przeprowadzany był z wykorzystaniem mieszania mechanicznego, w temperaturze 75 o C. Dla kilku próbek zbadano także wpływ innych parametrów procesu. Zdjęcia otrzymanych powierzchni w zależności od stężenia molowego surfaktantu przedstawiono na rys. 7. W trakcie doświadczenia zbadano także wpływ mieszania i wzrostu temperatury na morfologię otrzymywanych powierzchni. Rezultaty przedstawiono na rys. 8. Wodorotlenek potasu z dodatkiem 1,2-hexanediolu W następnym etapie prac zbadano zależność powstającej tekstury od zawartości w roztworze 1,2-hexanediolu. Jest to diol o większej ilości węgla w łańcuchu, a przez to o większej masie molowej i gęstości niż 1,2-penatanediol. Zdjęcia spod mikroskopu optycznego otrzymanych w rezultacie trawienia powierzchni zestawiono na rys. 9. Wnioski W roztworze 3 M wodorotlenku potasu z dodatkiem IPA uzyskiwanie rozwiniętych powierzchni możliwe jest tylko dla stężenia alkoholu mniejszego od 1 M. Przy wyższych stężeniach obserwowane jest powstawanie pojedynczych struktur piramidalnych na gładkiej powierzchni. W celu otrzymania tekstury charakteryzującej się niską reflektancją, dąży się do tego, aby steksturowanie było jednorodne i pokrywało całą powierzchnię (bez odstępów pomiędzy piramidami). Tekstury otrzymane w roztworach 0,5 M i 1 M IPA spełniają powyższy warunek. W roztworze 3 M wodorotlenku potasu z dodatkiem 1,2-pentanediolu obserwuje się powstawanie tekstury tylko dla stężeń diolu poniżej 0,2 M, przy czym najbardziej jednorodna powierzchnia powstaje w rozworze o stężeniu 0,1 M. Wpływ mieszania w procesie teksturyzacji jest niezauważalny, więc może ono zostać pominięte w procesie przemysłowym. Podwyższona do 90 o C temperatura wyraźnie zmienia otrzymywaną powierzchnię. Widoczne są pojedyncze duże hilloki wyróżniające się nad powierzchnią tekstury. W celu określenia, jak takie zmiany wpływają na poziom reflektancji wykonane zostaną pomiary spektralne tego współczynnika. Teksturyzacja w roztworze 3 M KOH z dodatkiem 1,2-heksanediolu możliwa jest tylko dla stężenia diolu 0,01…0,03 M. Najbardziej jednorodnie rozwiniętą powierzchnię otrzymuje się dla roztworu o zawartości molowej diola równej 0,02 M. Wynika stąd, że im większe są cząsteczki surfaktantu, tym mniejsze jego stężenie wymagane jest do otrzymania prawidłowej teksturyzacji. W celu oceny jakości teksturyzacji przeprowadzone zostaną spektralne pomiary współczynnika odbicia, a także pomiary mikroskopowe SEM, w celu dokładnego określenia kształtu i wielkości piramid tworzących teksturę. Wskazane byłyby również badania w roztworach o mniejszej koncentracji wodorotlenku potasu a także badania z wykorzystaniem innych surfaktantów. Literatura [1] Bailey W. L. i In.: Texture etching of silicon: method. United States Patent 4137123, 1979. [2] Banaszczyk K. A.: Teksturyzacja powierzchni podłoży krzemowych w zastosowaniu do baterii słonecznych. Praca magisterska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Politechnika Wrocławska 2011. [3] Zubel I.: Kształtowanie struktur przestrzennych w krzemie metodą trawienia anizotropowego do zastosowań w mikroelektronice. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 2004. [4] Zubel I., Kramkowska M.: The effect of isopropyl alcohol concentration on the etching process of Si-substrates in KOH solutions. Sensors and Actuators A 171 (2011) 436–445. [5] Chen Jian Wu, Pal-Jen Wei, Jen Fin Lin: Reflectivity of an etched silicon surface with pyramids: II. Experimental results from different etching conditions. Journal of Micromechanics and Microengineering, Taiwan 2009, s. 1–5. [6] Park H., J.S. Lee, H.J. Lim, D. Kim: The Effect of Tertiary-Butyl Alcohol on the Texturing of Crystalline Silicon Colar Cells. Journal of the Korean Physical Society, Vol. 55, No. 5, Listopad 2009. [7] Papet P., O. Nichiporuk, A. Fave, A. Kaminski, B. Bazer-Bachi, M. Lemiti: TMAH texturisation and etching of interdigitated backcontact solar cell. Materials Science-Poland, Vol. 24, No. 4, 2006, s. 1044–1049. [8] Chaoui R., Y. Si Ahmed: Teksturisation of silicon in TEAH. 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference. Paryż 2004, s. 860–863. 88 Elektronika 6/2012
Laser texturing and microtreatment of silicon for photovoltaics LECH A. Dobrzański, ALEKSANDRA Drygała, MAŁGORZATA Musztyfaga Politechnika Śląska, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Gliwice Wyczerpujące się zasoby konwencjonalnych źródeł energii oraz wzrastające zanieczyszczenie środowiska naturalnego powodują, że od wielu lat prowadzi się badania nad pozyskiwaniem energii ze źródeł odnawialnych. Należą do nich także ogniwa słoneczne, ich zdecydowana większość wykonywana jest z krzemu. Obecnie, techniki wytwarzania krzemowych płytek i ogniw fotowoltaicznych, zdominowały znaczą część komercyjnego rynku fotowoltaicznego poprzez ich ogromny zapas. Prognozuje się nawet, że aktualny stan dominacji utrzyma się aż do roku 2020. Technologia laserowa w produkcji ogniw fotowoltaicznych staje się nieodzownym elementem współczesnej fotowoltaiki, stwarza możliwość precyzyjnej mikroobróbki materiału i powierzchni dzięki wykorzystaniu wiązki laserowej jako zautomatyzowanego narzędzia służącego do ich kształtowania. W pracy przedstawiono wykorzystanie technik laserowych do teksturowania powierzchni krzemu oraz selektywnego spiekania laserowego elektrod przednich na powierzchni krzemu [1–4]. Zastosowanie laserów do wytwarzania krzemowych ogniw fotowoltaicznych Technologia laserowa znajduje szerokie zastosowanie w różnych obszarach przemysłu fotowoltaicznego. Na rys. 1 przedstawiono różne aspekty zastosowania laserów w inżynierii powierzchni w Zakładzie Technologii Procesów Materiałowych i Technik Komputerowych w Materiałoznawstwie Instytutu Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych Politechniki Śląskiej. Główny kierunek prac badawczych z zakresu fotowoltaiki dotyczy problematyki technologii wytwarzania ogniw fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego z adaptacją technologii laserowych do: ● teksturowania powierzchni krzemu polikrystalicznego w celu zmniejszania współczynnika odbicia promieniowania słonecznego i zwiększenia sprawności fotoogniw, ● selektywnego spiekania laserowego SLS (ang. Selective Laser Sintering) elektrody przedniej do jego monokrystalicznej powierzchni krzemowej, z użyciem lasera CO 2 w celu poprawy jakości ogniwa przez minimalizację rezystancji połączenia elektrody przedniej z podłożem. Teksturowania powierzchni krzemu polikrystalicznego Usunięcie uszkodzonej warstwy powstałej w wyniku technologicznego cięcia bloku krzemowego Laserowe teksturowanie powierzchni i usunięcie uszkodzonej warstwy powstałej w wyniku obróbki laserowej Wysokotemperaturowe formowanie złącza p -n Usuwanie złącz z krawędzi bocznych i mycie szkliwa Jednym z zasadniczych etapów wytwarzania ogniwa fotowoltaicznego jest teksturowanie jego powierzchni. Większość chemicznych metod teksturowania powierzchni, opartych na trawieniu w wodnych roztworach wodorotlenków, stosowanych dla krzemu monokrystalicznego jest nieefektywna w przypadku krzemu polikrystalicznego z uwagi na chaotyczny rozkład orientacji ziarn. W związku z tym poszukuje się innych, alternatywnych metod teksturowania [1– 4]. Metodyka badań Badania wykonano na płytkach z krzemu polikrystalicznego domieszkowanego borem firmy Bayer. Laserowe teksturowanie powierzchni krzemu zrealizowano przy użyciu systemu laserowego Allprint DN 50A firmy Alltec, w którym źródłem promieniowania jest laser ze stałym ośrodkiem czynnym – kryształem granatu itrowo-aluminiowego domieszkowanego jonami neodymu (Nd:YAG). Wykonano laserową teksturę odpowiadającą równoległym rowkom z odstępami między nimi 0,05 mm. Badanie topografii powierzchni krzemu po obróbce laserowej wykonano w skaningowym mikroskopie elektronowym ZEISS SUPRA 25. Badania właściwości elektrycznych ogniw fotowoltaicznych wytworzonych z płytek teksturowanych, laserowo wykonano na skomputeryzowanym stanowisku SOLAR‐LAB do pomiaru charakterystyk prądowo‐napięciowych (I-V) ogniw słonecznych. Wyniki badań Na rysunku 2 przedstawiono topografię powierzchni płytki z wytworzoną laserowo teksturą, odpowiadającą równoległym rowkom a) b) Rys. 2. Topografia powierzchni krzemu polikrystalicznego: a) po obróbce laserowej, b) po obróbce laserowej i usunięciu warstwy uszkodzonej Eff [%] 12 10 8 6 6,92 10,6 11,93 6,45 9,89 8,44 11,08 10,03 11,08 10,12 20 mm/s 50 mm/s 80 mm/s Pasywacja powierzchni 4 2,29 Naniesiene warstwy antyrefleksyjnej Wypalanie tylnych kontaktów Selektywne spiekanie laserowe przednich kontaktów Rys. 1. Przykładowa technologia wytwarzania krzemowego ogniwa słonecznego 2 0 0,16 1,06 1,22 0 20 40 60 80 grubość usuniętej warstwy [µm] Rys. 3. Zależność sprawności ogniw fotowoltaicznych wykonanych z płytek o teksturze odpowiadającej równoległym rowkom wytworzonym przy odstępie między rowkami 0,05 mm od prędkości skanowania wiązki laserowej i grubości warstwy usuniętej w wyniku trawienia Elektronika 6/2012 89
Page 1 and 2: Proceedings of the European Summer
Page 3 and 4: Spis treści str. 1. Analysis of se
Page 5 and 6: Fig. 4. Spectral reflectance depend
Page 7 and 8: tures in comparison to so far used
Page 9 and 10: Summary The silver nanopowder paste
Page 11: B A Rys. 5. Modele cząsteczek stos
Page 15 and 16: Tab. 2. Wyniki średnie, odchylenia
Page 17 and 18: Tab. 1. Elementy składowe komercyj
Page 19 and 20: Rys. 2. Analizowane kształty tekst
Page 21 and 22: Podsumowanie W wyniku badań doświ
Page 23 and 24: a) b) Fig. 4. ITME image: a) graphe
Page 25 and 26: To obtain the total thickness of th
Page 27 and 28: Optical and electrical parameters o
Page 29 and 30: Antireflection coating with plasmon
Page 31 and 32: Technological issues and optimizati
Page 33 and 34: GaAsN as a photovoltaic material -
Page 35 and 36: AP-MOVPE technology of AIIIBV-N het
Page 37 and 38: optical and structural features wer
Page 39 and 40: chanism, as it provides alternative
Page 41 and 42: The experimental results showed in
Page 43 and 44: de are believed to change the ioniz
Page 45 and 46: pyrrolidone). To 0.04 g of polymer
Page 47 and 48: Fig. 2. Structure of a) Poly(3-hexy
Page 49 and 50: 0,03 0,02 10 Current density (mA/cm
Page 51 and 52: Fig. 1. (A) Schematic representatio
Page 53 and 54: Azaheterocyclic materials for organ
Page 55 and 56: The influence of inclination and az
Page 57 and 58: Fig. 6. Hourly distribution of radi
Page 59 and 60: Fig. 2. CNT layer resistivity chang
Page 62:
IV Elektronika 6/2012
show all

Proceedings of the European Summer School of Photovoltaics 4 â 7 ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

Proceedings of the European Summer School of Photovoltaics 4 â 7 ...