Silicon Wafer PV - Discussion sur l'application

NOTE D'APPLICATION

Les cellules solaires en plaquettes de silicium ont été le pilier de la Industrie photovoltaïque, fournissant environ 90% du PV dans le monde. L'efficacité des cellules chez les jeunes adultes était répandue et commune, utilisant une technologie assez simple, et à partir de vingt ans, utilisant des technologies plus complexes dans quelques entreprises de premier plan. Alors que la pénurie de matières premières PV pour le PV prend fin et que la concurrence des systèmes photovoltaïques en couches minces devient plus viable à grande échelle, le défi de la technologie des cellules solaires en Si consiste à accroître l'efficacité et à réduire les coûts pour parvenir à une tarification paritaire du réseau.

Le schéma d'une structure de cellule solaire Si commune ci-dessus illustre certaines des manières dont l'analyse de surface peut aider. Notez que les structures de cellules ayant une efficacité dans la plage 20% présentent des différences essentielles.

Le schéma d'une structure de cellule solaire Si commune ci-dessus illustre certaines des manières dont l'analyse de surface peut aider. Notez que les structures de cellules ayant une efficacité dans la plage 20% présentent des différences essentielles.

Sur la partie centrale gauche du schéma, nous voyons une tranche de silicium solaire de l’épaisseur 180, ou plus fine. Ce substrat est dopé au bore dans le bas 1016atomes / cm3 gamme s'il n'y a pas de compensation, et à des niveaux plus élevés s'il y a compensation. Si la matière première de Si est du Si de qualité métallurgique améliorée et que le procédé de fabrication de la plaquette de Si est une conception de solidification directe, il y aura des niveaux élevés d'azote, de carbone et d'oxygène dans le substrat et très probablement de hauts niveaux de métaux.

Le côté supérieur de la plaquette (le côté qui reçoit la lumière) est texturé. La structure de texturation réelle varie, en particulier pour les substrats multicristallins, mais également pour les substrats monocristallins. Du phosphore est ajouté à la surface texturée et un nitrure de silicium est déposé en tant que revêtement antireflet (ARC). Des contacts métalliques sont ajoutés à l'avant et à l'arrière. Le traitement thermique permet de diffuser le phosphore dans le substrat dopé au bore, de former les contacts ohmiques à l'avant et à l'arrière et d'éliminer les impuretés métalliques des centres de recombinaison. En principe, le phosphore diffuse de manière conforme dans la surface de silicium texturée et l'hydrogène du SiN diffuse dans le substrat pour passiver les défauts. L’optimisation du processus thermique pour tous ces effets est l’un des principaux défis de l’ingénierie.

Sur le côté droit du schéma, nous voyons que l’analyse de défaillance du contact métallique inférieur peut être supportée par XPS, FTIR et XPS. Pour la tranche de silicium, les erreurs de dopage peuvent être déterminées par SIMS. Les concentrations totales en vrac de [O], [C] et [N] peuvent être mesurées par SIMS; FTIR ne fournit pas les concentrations totales. Les défauts en vrac peuvent être analysés par VOIX/EDS, et des enquêtes de métaux en vrac peuvent être effectuées par GDMS.

Pour la couche supérieure de la plaquette de silicium, les concentrations de P au sommet du Si texturé peuvent être déterminées par FE-Auger, la profondeur de jonction p / n peut être déterminée par la section transversale SCM (Scanning Capacitance Microscopy). Ce dernier est en cours de développement chez EAG. La texture elle-même, qui dans certains cas peut être assez complexe et inattendue, peut être caractérisée par profilométrie ou SEM en coupe transversale pour une résolution spatiale plus fine. La manipulation des métaux peut être analysée par SIMS ou STEM / EDS.

L'ARC peut être analysé pour H par FTIR. S'il existe une couche d'oxyde entre l'ARC et le Si texturé, la section transversale du SEM peut permettre de mesurer l'épaisseur et la section transversale STEM /EELS peut vérifier la présence de O dans la couche. Si la couche ARC est déposée sur un échantillon de Si plat (non texturé), RBS et HFS peut fournir une stœchiométrie.

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