Солнечные элементы с текстурированной поверхностью

Текстурированная поверхность, получаемая после обработки в се­лективных травителях кремниевых пластин, ориентированных в плоскости {100}, обеспечивает при последующем нанесении даже однослойных просветляющих покрытий весьма низкий (1—2%) коэффициент отражения во всей области спектральной чувствитель­ности солнечных элементов из кремния [281]. Подобный способ- снижения отражения обладает следующим недостатком: поверхность является поглощающей за краем основной полосы поглощения и в связи с этим невозможно пропустить сквозь элемент или отразить нефотоактивную часть солнечного излучения — от 1,1 до 2,5 мкм [23].

Однако текстурированная поверхность позволяет за счет много­кратных отражений внутри полупроводника поглотить полностью фотоактивное солнечное излучение даже очень тонкими пластинами кремния. Тонкие пластины, необходимые для создания кремниевых солнечных элементов с высоким отношением мощности к весу, могут быть получены травлением исходных пластин монокристаллического кремния, ориентированных в кристаллографической плоскости {100}, в кипящем 20%-ном водном растворе щелочи КОН или NaOH [298]. Скорость травления при этом составляет 5—7 мкм/мин, и через 20—30 мин обычные пластины, расположенные вертикально во фто­ропластовых сосудах и имеющие начальную толщину 200—250 мкм, превращаются в тонкие, почти пленочные слои толщиной 40—50 мкм, легко изгибающиеся, но прочные. Все дальнейшие операции осу­ществляются как обычно.

Для термодиффузии легирующих щшмесеи может быть выбран любой из известных методов: диффузия в потоке газа, из пленоч­ных легирующих композиций или через пористую окисную пленку, а также диффузия из твердого источника — керамики или стекол, содержащих фосфор или бор. Создание изотипного барьера осуще­ствляется не только с помощью термо диффузии бора (для базовых слоев из га-кремния), но и путем нанесения алюминия в виде пасты с органическим связующим или термическим испарением в высоком вакууме с последующим впеканием напыленного слоя при 800° С в течение 10 мин в печи, промываемой аргоном.

Особенность химического процесса получения тонких пластин — четкая зависимость создаваемого микрорельефа от температуры раствора: если ее поднять выше 100° С, то поверхность получается гладкой и блестящей, если температура раствора менее 100° С (или концентрация щелочи ниже 15—18%), то поверхность будет иметь текстурированный характер с преимущественным возникновением пирамидальных выступов на плоскости {100}.

При высоком КПД солнечных элементов из тонких кремниевых пластин, обеспечиваемом использованием тг+—/?—р+-структур и мно­гократного прохождения света за счет применения отражающих по­крытий на тыльной стороне пластин, свободной от контактов, отно­шение мощности к весу будет достигать 1—1,5 кВт/кг [140—142].