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.
Analytique Schottky Microscope électronique à balayage à émission de champ (FESEM) CIQTEK SEM4000Pro Le MEB-FE est un modèle analytique équipé d'un canon à électrons Schottky à émission de champ haute luminosité et longue durée de vie. Sa conception à lentille électromagnétique à trois étages offre des avantages significatifs pour les applications analytiques telles que l'EDS/EDX, l'EBSD, le WDS, etc. Ce modèle est équipé en standard d'un mode vide faible et d'un détecteur d'électrons secondaires à vide faible haute performance, ainsi que d'un détecteur d'électrons rétrodiffusés rétractable, facilitant l'observation d'échantillons peu conducteurs ou non conducteurs.
Apprendre encore plusStable, polyvalent, flexible et efficace Le CIQTEK SEM4000X est une solution stable, polyvalente, flexible et efficace microscope électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM) Il atteint une résolution de 1,9 nm à 1,0 kV et relève facilement les défis de l'imagerie haute résolution pour divers types d'échantillons. Il peut être mis à niveau avec un mode de décélération ultra-faible pour améliorer encore la résolution basse tension. Le microscope utilise la technologie multidétecteur, avec un détecteur d'électrons en colonne (UD) capable de détecter les signaux SE et BSE tout en offrant des performances haute résolution. Le détecteur d'électrons monté sur la chambre (LD) intègre un scintillateur à cristal et des tubes photomultiplicateurs, offrant une sensibilité et une efficacité accrues, permettant d'obtenir des images stéréoscopiques d'excellente qualité. L'interface utilisateur graphique est conviviale et propose des fonctions d'automatisation telles que la luminosité et le contraste automatiques, la mise au point automatique, le stigmateur automatique et l'alignement automatique, permettant une capture rapide d'images ultra-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.
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Apprendre encore plusMEB à filament de tungstène haute performance et universel Microscope Le Microscope SEM CIQTEK SEM3200 Le SEM3200 est un excellent microscope électronique à balayage (MEB) à filament de tungstène polyvalent, doté de capacités globales exceptionnelles. Sa structure unique à double anode garantit une haute résolution et améliore le rapport signal/bruit de l'image à faibles tensions d'excitation. De plus, il offre une large gamme d'accessoires optionnels, faisant du SEM3200 un instrument d'analyse polyvalent et polyvalent.
Apprendre encore plusMicroscopie électronique à balayage à émission de champ à ultra-haute résolution (FESEM) Le CIQTEK SEM5000X Il s'agit d'un microscope électronique à fluorescence à ultra-haute résolution (FESEM) doté d'une conception optimisée de la colonne optique électronique, réduisant les aberrations globales de 30 %, pour une résolution ultra-élevée de 0,6 nm à 15 kV et 1,0 nm à 1 kV. Sa haute résolution et sa stabilité en font un outil précieux pour la recherche sur les matériaux nanostructuraux avancés, ainsi que pour le développement et la fabrication de puces semi-conductrices de haute technologie.
Apprendre encore plusHaute résolution sous faible excitation Le CIQTEK SEM5000Pro est un Schottky haute résolution microscope électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM) Spécialisé dans la haute résolution, même sous faible tension d'excitation. L'utilisation d'une technologie optique électronique avancée « Super-Tunnel » permet un trajet de faisceau sans croisement et une conception de lentille composite électrostatique-électromagnétique. Ces avancées réduisent l'effet de charge spatiale, minimisent les aberrations de l'objectif, améliorent la résolution d'imagerie à basse tension et atteignent une résolution de 1,2 nm à 1 kV, ce qui permet l'observation directe d'échantillons non conducteurs ou semi-conducteurs, réduisant ainsi efficacement les dommages causés par l'irradiation des échantillons.
Apprendre encore plusGrande vitesse Émission de champ entièrement automatisée Microscope électronique à balayage Poste de travail CIQTEK HEM6000 des technologies d'installations telles que le canon à électrons à courant à faisceau large et haute luminosité, le système de déviation de faisceau d'électrons à grande vitesse, la décélération de l'étage d'échantillonnage à haute tension, l'axe optique dynamique et l'objectif combiné électromagnétique et électrostatique à immersion pour obtenir une acquisition d'image à grande vitesse tout en garantissant une résolution à l'échelle nanométrique. Le processus automatisé est conçu pour des applications telles qu'un flux de travail d'imagerie haute résolution de grande surface plus efficace et plus intelligent. Sa vitesse d'imagerie est plus de cinq fois supérieure à celle d'un microscope électronique à balayage à émission de champ (FESEM) classique.
Apprendre encore plusUltra haute résolution Microscope électronique à balayage à filament de tungstène Le CIQTEK SEM3300 Microscope électronique à balayage (MEB) Il intègre des technologies telles que l'optique électronique « Super-Tunnel », les détecteurs d'électrons intégrés à la lentille et les objectifs composés électrostatiques et électromagnétiques. En appliquant ces technologies au microscope à filament de tungstène, la limite de résolution historique de ce type de microscope est dépassée, permettant ainsi à ce dernier d'effectuer des analyses basse tension auparavant réservées aux microscopes à émission de champ.
Apprendre encore plusMicroscope électronique à transmission (TEM) à émission de champ 120 kV 1. Espaces de travail divisés : Les utilisateurs utilisent le TEM dans une pièce divisée avec un confort réduisant les interférences environnementales sur le TEM. 2. Efficacité opérationnelle élevée : le logiciel désigné intègre des processus hautement automatisés, permettant une interaction TEM efficace avec une surveillance en temps réel. 3. Expérience opérationnelle améliorée : Équipé d'un canon à électrons à émission de champ avec un système hautement automatisé. 4. Haute extensibilité : Il existe suffisamment d'interfaces réservées aux utilisateurs pour passer à une configuration supérieure, qui répond à diverses exigences d'application.
Apprendre encore plusMicroscope électronique à balayage à émission de champ à faisceau d'ions focalisés Ga+ Le Microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisés (FIB-SEM) CIQTEK DB550 Il est équipé d'une colonne à faisceau ionique focalisé pour la nanoanalyse et la préparation d'échantillons. Il utilise la technologie d'optique électronique « super tunnel », une faible aberration et un objectif amagnétique, et dispose de la fonction « basse tension et haute résolution » pour garantir ses capacités d'analyse à l'échelle nanométrique. Les colonnes ioniques fournissent une source d'ions métal liquide Ga+ avec des faisceaux d'ions extrêmement stables et de haute qualité, garantissant ainsi la nanofabrication. Le DB550 est une station de travail tout-en-un pour l'analyse et la fabrication de nanoparticules, dotée d'un nanomanipulateur intégré, d'un système d'injection de gaz et d'une interface utilisateur intuitive.
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