Analyse de cellules solaires - Applications de microscopie électronique à balayage (MEB)
Récemment, les prix mondiaux du pétrole ont fortement augmenté et le secteur des énergies renouvelables, représenté par la production d’énergie solaire photovoltaïque (PV), a fait l’objet d’une large attention. En tant que composant essentiel de la production d'énergie photovoltaïque, les perspectives de développement et les valeurs marchandes des cellules solaires photovoltaïques sont au centre de l'attention. Sur le marché mondial des batteries, les cellules photovoltaïques représentent environ 27 %[1]. Le microscope électronique à balayage joue un rôle important dans l'amélioration du processus de production et de la recherche associée sur les cellules photovoltaïques.
La cellule photovoltaïque est une fine feuille de semi-conducteur optoélectronique qui convertit l'énergie solaire directement en énergie électrique. Les cellules photovoltaïques actuellement produites dans le commerce sont principalement des cellules au silicium, qui sont divisées en cellules au silicium monocristallin, cellules au silicium polycristallin et cellules au silicium amorphe.
Méthodes de texturation de surface pour l’amélioration de l’efficacité des cellules solaires
Dans le processus de production actuel des cellules photovoltaïques, afin d'améliorer encore l'efficacité de la conversion d'énergie, une structure texturée spéciale est généralement réalisée sur la surface de la cellule, et ces cellules sont appelées cellules « non réfléchissantes ». Plus précisément, la structure texturée à la surface de ces cellules solaires améliore l'absorption de la lumière en augmentant le nombre de réflexions de la lumière irradiée sur la surface de la plaquette de silicium, ce qui non seulement réduit la réflectivité de la surface, mais crée également des pièges à lumière à l'intérieur. la cellule, augmentant ainsi considérablement l'efficacité de conversion des cellules solaires, ce qui est important pour améliorer l'efficacité et réduire le coût des cellules photovoltaïques au silicium existantes[2].
Comparaison de la surface plane et de la surface de la structure pyramidale
Par rapport à une surface plane, une plaquette de silicium à structure pyramidale a une probabilité plus élevée que la lumière réfléchie par la lumière incidente agisse à nouveau sur la surface de la plaquette plutôt que de se refléter directement dans l'air, augmentant ainsi la quantité de lumière diffusée. et réfléchi sur la surface de la structure, permettant à plus de photons d'être absorbés et fournissant plus de paires électron-trou.
Chemins de lumière pour différents angles incidents de lumière frappant la structure pyramidale
Les méthodes couramment utilisées pour la texturation de surfaces comprennent la gravure chimique, la gravure ionique réactive, la photolithographie et le rainurage mécanique. Parmi elles, la méthode de gravure chimique est largement utilisée dans l'industrie en raison de son faible coût, de sa productivité élevée et de sa simplicité [3] . Pour les cellules photovoltaïques en silicium monocristallin, la gravure anisotrope produite par une solution alcaline sur différentes couches cristallines de silicium cristallin est généralement utilisée pour former une structure similaire à la formation de « pyramide » qui est le résultat de l'anisotropie d'une solution alcaline sur différentes couches cristallines de silicium cristallin. La formation de la structure pyramidale est provoquée par la réaction anisotrope de l'alcali avec le silicium [4] . Dans une certaine concentration de solution alcaline, la vitesse de réaction de OH- avec la surface de Si(100) est plusieurs fois voire une douzaine de fois supérieure à celle de la surface de Si(111), et c'est cette différence de vitesse de réaction cela conduit à la formation de la structure pyramidale.
Les microscopes électroniques à balayage contribuent à l'amélioration de la qualité des cellules solaires
Dans le processus de gravure chimique, la concentration de la solution de gravure, la température, le temps de réaction et d'autres facteurs affecteront la préparation de la surface du molleton des cellules de cristaux de silicium, entraînant une réflectivité différente. L'utilisation du microscope électronique à balayage à filament de tungstène CIQTEK SEM3100 permet d'observer efficacement la taille de la zone gravée et la structure pyramidale de la surface pendant le processus de fabrication.
Grâce aux avantages du compartiment à échantillons de grande capacité du microscope électronique CIQTEK SEM3100, les utilisateurs peuvent introduire des échantillons jusqu'à 370 mm de diamètre sans couper, et la platine d'échantillonnage à cinq axes entièrement automatisée du microscope électronique peut être inclinée de -10° à 75°. °, permettant l'observation multi-angle de différentes positions de l'échantillon.
Table d'échantillon inclinée à 45°
Table d'échantillon inclinée à 30°
Échantillon placé horizontalement
La tension d'accélération inférieure de 3 ~ 5 kV est utilisée pour observer la structure pyramidale de surface des cellules photovoltaïques dans le microscope électronique SEM3100, ce qui peut réduire la profondeur de pénétration du faisceau d'électrons sur la surface de l'échantillon et rendre les détails de surface observés plus riches et mieux caractériser la surface. défauts et forme de la structure, aidant ainsi les utilisateurs à comparer et analyser les différents processus de production de velours.
Selon une étude du GIR (Global Info Research), les revenus mondiaux des équipements de cellules solaires (PV) s'élèveront à environ 44,7 milliards de dollars en 2021 et devraient atteindre 55,57 milliards de dollars en 2028. Parmi les types de produits, le silicium monocristallin continuera d'occuper une place importante. poste important. En tant qu'outil puissant d'analyse microscopique, le CIQTEK SEM3100 sera un outil puissant pour améliorer le processus de production de cellules photovoltaïques et la recherche associée.
Les références:
[1]Wu Jiejie et coll. Recherche et perspectives de l’industrie des batteries[J]. Chimique moderne, 2017, 37(9):5.
[2]Li Jiayuan. Etude de la surface du molleton des cellules solaires [D]. Université de technologie de Dalian, 2009.
[3] Li HL, Zhao L, Diao HW et al. Analyse des facteurs affectant la structure pyramidale dans la production de flux de silicium monocristallin [J]. Journal des cristaux artificiels, 2010, 39(4):5.
[4] Nishimoto Y, Namba K. Enquête sur la texturisation des cellules solaires en silicium cristallin avec des solutions de carbonate de sodium [J]. Matériau d'énergie solaire et cellules solaires, 2000, 61(4):393-402.
CIQTEK SEM5000 est un microscope électronique à balayage à émission de champ doté d'une capacité d'imagerie et d'analyse haute résolution, soutenu par de nombreuses fonctions, bénéficiant d'une conception avancée de colonne d'optique électronique, avec une technologie de tunnel de faisceau d'électrons à haute pression (SuperTunnel), une faible aberration et une non-immersion. lentille d'objectif, permet d'obtenir une imagerie haute résolution basse tension, l'échantillon magnétique peut également être analysé. Grâce à la navigation optique, aux fonctionnalités automatisées, à l'interface utilisateur d'interaction homme-machine soigneusement conçue et au processus de fonctionnement et d'utilisation optimisé, que vous soyez un expert ou non, vous pouvez rapidement démarrer et terminer un travail d'imagerie et d'analyse haute résolution.
Apprendre encore plusCIQTEK SEM5000 est un microscope électronique à balayage à émission de champ doté d'une capacité d'imagerie et d'analyse haute résolution, soutenu par de nombreuses fonctions, bénéficiant d'une conception avancée de colonne d'optique électronique, avec une technologie de tunnel de faisceau d'électrons à haute pression (SuperTunnel), une faible aberration et une non-immersion. lentille d'objectif, permet d'obtenir une imagerie haute résolution basse tension, l'échantillon magnétique peut également être analysé. Grâce à la navigation optique, aux fonctionnalités automatisées, à l'interface utilisateur d'interaction homme-machine soigneusement conçue et au processus de fonctionnement et d'utilisation optimisé, que vous soyez un expert ou non, vous pouvez rapidement démarrer et terminer un travail d'imagerie et d'analyse haute résolution.
Apprendre encore plusCIQTEK SEM4000 est un microscope électronique à balayage à émission de champ thermique analytique équipé d'un canon électronique à émission de champ Schottky longue durée à haute luminosité. La conception de lentille magnétique à trois étages, avec un courant de faisceau important et réglable en continu, présente des avantages évidents dans les applications EDS, EBSD, WDS et autres. Prend en charge le mode faible vide, peut observer directement la conductivité des échantillons faibles ou non conducteurs. Le mode de navigation optique standard, ainsi qu'une interface de fonctionnement intuitive, facilitent votre travail d'analyse.
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Apprendre encore plusCIQTEK SEM3200 est un microscope électronique à balayage à filament de tungstène haute performance. Il possède d’excellentes capacités de qualité d’imagerie dans les modes de vide poussé et faible. Il dispose également d’une grande profondeur de champ avec un environnement convivial pour caractériser les échantillons. De plus, une riche évolutivité aide les utilisateurs à explorer le monde de l'imagerie microscopique.
Apprendre encore plusCIQTEK DB500 est un microscope électronique à balayage à émission de champ avec une colonne à faisceau d'ions focalisé pour l'analyse nanométrique et la préparation d'échantillons, qui est appliqué avec la technologie « SuperTunnel », une faible aberration et une conception d'objectif sans magnétique, avec basse tension et haute résolution. capacité qui garantit sa capacité analytique à l’échelle nanométrique. La colonne d'ions facilite une source d'ions de métal liquide Ga+ avec un faisceau d'ions très stable et de haute qualité pour garantir une capacité de nanofabrication. Le DB500 est équipé d'un nanomanipulateur intégré, d'un système d'injection de gaz, d'un mécanisme électrique anti-contamination pour l'objectif et de 24 ports d'extension, ce qui en fait une plate-forme complète de nano-analyse et de fabrication avec des configurations complètes et une extensibilité.
Apprendre encore plusCIQTEK SEM5000X est un microscope électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM) ultra haute résolution avec une résolution révolutionnaire de 0,6 nm à 15 kV et 1,0 nm à 1 kV. Bénéficiant du processus d'ingénierie de colonne amélioré, de la technologie « SuperTunnel » et de la conception d'objectif haute résolution, le SEM5000X peut apporter de nouvelles améliorations en matière de résolution d'imagerie basse tension. Les ports de la chambre d'échantillon s'étendent jusqu'à 16 et le verrouillage de charge d'échange d'échantillon prend en charge une taille de tranche allant jusqu'à 8 pouces (diamètre maximum 208 mm), ce qui élargit considérablement les applications. couverture. Les modes de numérisation avancés et les fonctions automatisées améliorées apportent des performances plus élevées et une expérience encore plus optimisée.
Apprendre encore plusCIQTEK SEM4000Pro est un microscope électronique à balayage à émission de champ analytique équipé d'un canon électronique à émission de champ Schottky longue durée à haute luminosité. Grâce à la conception de colonne optique électronique à condensateur à trois étages pour des courants de faisceau jusqu'à 200 nA, le SEM4000Pro offre des avantages dans les applications EDS, EBSD, WDS et autres applications analytiques. Le système prend en charge le mode faible vide ainsi qu'un détecteur d'électrons secondaires à faible vide hautes performances et un détecteur d'électrons rétrodiffusés rétractable, qui peuvent aider à observer directement des échantillons peu conducteurs, voire non conducteurs. Le mode de navigation optique standard et une interface utilisateur intuitive facilitent votre travail d'analyse.
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