단결정 태양전지용 알칼리 텍스처링 - 지식

출처:pv-manufacturing.org

PV 산업은 다결정 및 단결정 실리콘 웨이퍼에 의존하여 태양 전지를 제조합니다. 이들은 함께 업계에서 사용되는 모든 웨이퍼 기판 재료의 거의 90%를 차지합니다. 동일한 웨이퍼 내에서 서로 다른 그레인 방향으로 인해 알칼리 에칭은 다결정 실리콘을 텍스처링하는 데 사용할 수 없습니다. 이는 서로 다른 그레인이 서로 다른 속도로 에칭될 때 표면에 균일하지 않은 텍스처링을 초래할 수 있기 때문입니다. [100] 방향의 단결정 실리콘 웨이퍼는 KOH와 같은 알칼리 에칭액을 사용하여 쉽게 텍스처링할 수 있기 때문에 업계에서 가장 일반적인 유형의 단결정 웨이퍼입니다. 실리콘은 다이아몬드 입방 격자(2개의 상호 침투 면심 입방 격자)에서 결정화되며 그림 1에 나와 있습니다. 그림 1의 파란색, 녹색 및 빨간색 선은 [100], [110] 및 [111]을 나타냅니다. 각각 비행기.

그림 1실리콘 결정의 다이아몬드 입방 격자의 표현과 컬러 라인으로 표시된 다른 평면의 표현.

알칼리 에칭제는 [100] 실리콘 표면을 [111] 실리콘 표면보다 훨씬 빠르게 에칭하며, 이는 피라미드 텍스처를 만드는 데 사용되는 이방성 에칭 프로세스의 기초입니다. 톱 손상 에칭과 텍스처링의 주요 차이점은 에칭 속도입니다. 공정의 이방성을 높이려면 에칭 속도가 낮아야 합니다. 즉, 2 µm/min 이하입니다. 더 낮은 에칭 속도를 달성하기 위해 프로세스 온도를 낮추거나 에칭제 농도를 낮출 수 있습니다. 예를 들어, 70-80°C에서 1-2%의 KOH 농도(톱 손상 제거의 30-40% 농도와 비교)를 사용하는 일반적인 텍스처링 레시피입니다. 결과는 측면이 [111] 평면으로 형성되고 밑면이 [100] 평면인 무작위 정사각형 기반 피라미드로 채워진 표면입니다. 이것은 그림 2에 나와 있습니다. 실제로 에칭된 피라미드는 기본 각도 a가 54.74°인 완전한 정사각형 기반 사면체가 아닙니다. 대부분의 산업용 텍스처링 공정에서 a는 49~53°입니다. 피라미드의 끝 부분이 가장 오래 에칭되기 때문입니다.

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그림 2실리콘 표면에 임의의 정사각형 피라미드. 기본 가장자리는 5-6 μm입니다.

텍스처링 용액에는 이소프로판올(또는 다른 산업용 첨가제)도 포함됩니다. Isopropanol은 표면 습윤을 향상시키고 H2(에칭에 의해 방출된) 가스는 표면에 달라붙지 않습니다. 이소프로판올을 사용하지 않으면 H2표면의 에칭율을 차단하는 기포. 이소프로필은 표면 장력을 감소시키고 H2거품이 표면에서 더 쉽게 방출됩니다.

텍스처링의 품질에 기여하는 많은 요소가 있습니다.