최근 글로벌 유가가 급등하면서 태양광발전(PV) 발전으로 대표되는 신재생에너지 산업이 큰 주목을 받고 있다. 태양광 발전의 핵심 부품인 태양광발전 셀의 개발 전망과 시장 가치가 주목받고 있다. 전세계 배터리 시장에서 PV셀이 차지하는 비중은 약 27%이다[1]. 주사전자현미경은 PV 셀의 생산 공정과 관련 연구를 향상시키는 데 큰 역할을 합니다.
PV 셀은 태양 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 얇은 광전자 반도체 시트입니다. 현재 상업적으로 대량 생산되는 PV 셀은 주로 실리콘 셀이며 단결정 실리콘 셀, 다결정 실리콘 셀 및 비정질 실리콘 셀로 구분됩니다.
태양전지 효율 향상을 위한 표면 텍스처링 방법
실제 태양전지 생산 공정에서는 에너지 변환 효율을 더욱 높이기 위해 일반적으로 전지 표면에 특수한 질감의 구조를 만드는데, 이러한 전지를 '무반사' 전지라고 합니다. 구체적으로, 이러한 태양전지 표면의 질감 있는 구조는 실리콘 웨이퍼 표면에 조사된 빛의 반사 횟수를 증가시켜 빛의 흡수를 향상시켜 표면의 반사율을 감소시킬 뿐만 아니라 내부에 빛 트랩을 생성합니다. 이에 따라 태양전지의 변환 효율이 크게 증가하는데, 이는 기존 실리콘 PV 전지의 효율 향상과 비용 절감에 중요합니다[2].
평평한 표면과 피라미드 구조 표면의 비교
평평한 표면에 비해 피라미드 구조의 실리콘 웨이퍼는 입사광에서 반사된 빛이 공기 중으로 직접 반사되지 않고 웨이퍼 표면에 다시 작용하여 산란되는 빛의 수가 증가할 확률이 더 높습니다. 그리고 구조 표면에 반사되어 더 많은 광자가 흡수되고 더 많은 전자-정공 쌍을 제공할 수 있습니다.
피라미드 구조에 부딪히는 빛의 다양한 입사각에 대한 빛의 경로
표면 텍스처링에 일반적으로 사용되는 방법에는 화학적 에칭, 반응성 이온 에칭, 포토리소그래피 및 기계적 홈 가공이 포함됩니다. 그 중 화학적 에칭 방법은 저비용, 높은 생산성, 간단한 방법으로 인해 산업계에서 널리 사용되고 있다 [3] . 단결정 실리콘 PV 전지의 경우 결정 실리콘의 서로 다른 결정 층에서 알칼리 용액에 의해 생성된 이방성 에칭은 일반적으로 "피라미드" 형성과 유사한 구조를 형성하는 데 사용되며 결정 실리콘의 서로 다른 결정 층에서 알칼리 용액의 이방성의 결과입니다. 피라미드 구조의 형성은 알칼리와 실리콘의 이방성 반응에 의해 발생합니다 [4] . 특정 농도의 알칼리 용액에서 Si(100) 표면과의 OH-의 반응 속도는 Si(111) 표면의 반응 속도보다 몇 배, 심지어는 수십 배 더 높으며, 이것이 바로 이 반응 속도의 차이입니다. 피라미드 구조를 형성하게 되는 것입니다.
주사전자현미경은 태양전지 품질 개선에 도움을 줍니다
화학적 에칭 과정에서 에칭 용액의 농도, 온도, 반응 시간 및 기타 요인이 실리콘 결정 셀 플리스 표면의 준비에 영향을 미쳐 반사율이 달라집니다. CIQTEK SEM3100 텅스텐 필라멘트 주사전자현미경을 사용하면 제조 과정에서 에칭된 영역의 크기와 표면 피라미드 구조를 효과적으로 관찰할 수 있습니다.
CIQTEK SEM3100 전자현미경의 대용량 시료칸의 장점 덕분에 사용자는 절단 없이 최대 직경 370mm의 시료를 넣을 수 있으며, 전자현미경의 5축 완전 자동화 시료 스테이지는 -10°에서 75°까지 기울일 수 있습니다. °, 시료의 다양한 위치를 다각도로 관찰할 수 있습니다.
45° 기울어진 샘플 테이블
30° 기울어진 샘플 테이블
수평으로 배치된 샘플
3~5kV의 낮은 가속 전압은 SEM3100 전자현미경으로 PV 셀의 표면 피라미드 구조를 관찰하는 데 사용됩니다. 이는 샘플 표면에서 전자빔의 침투 깊이를 줄이고 관찰된 표면 세부 사항을 더 풍부하게 만들고 표면을 더 잘 특성화할 수 있습니다. 결함 및 구조 모양을 통해 사용자가 다양한 벨벳 생산 공정을 비교하고 분석하는 데 도움이 됩니다.
GIR(Global Info Research) 조사에 따르면 전 세계 태양광전지(PV) 장비 매출은 2021년 약 447억 달러, 2028년에는 555억7000만 달러 규모에 이를 것으로 예상된다. 제품 유형 중 단결정 실리콘은 계속해서 시장 점유율을 차지할 것으로 예상된다. 요소. 현미경 분석을 위한 강력한 도구인 CIQTEK SEM3100은 PV 셀의 생산 프로세스 및 관련 연구를 향상시키는 강력한 도구가 될 것입니다.
참고자료:
[1] 우 Jiejie 외. 배터리 산업 연구 및 전망[J]. 현대화학, 2017, 37(9):5.
[2]리자위안(Li Jiayuan). 태양전지 플리스 표면 연구 [D]. 대련 공과대학교, 2009.
[3] Li HL, Zhao L, Diao HW 등. 단결정 실리콘 플럭스 생산에서 피라미드 구조에 영향을 미치는 요인 분석[J]. 인공수정학회지, 2010, 39(4):5.
[4]Nishimoto Y, Namba K. 탄산나트륨 용액을 사용한 결정질 실리콘 태양전지의 텍스처화 조사[J]. 태양에너지재료 및 태양전지, 2000, 61(4):393-402.
CIQTEK SEM5000은 고해상도 이미징 및 분석 능력을 갖춘 전계방출형 주사전자현미경으로, 고압 전자빔 터널 기술(SuperTunnel), 저수차, 비침수성 등 첨단 전자광학 컬럼 설계의 장점과 풍부한 기능을 지원합니다. 대물렌즈를 사용하면 저전압 고해상도 이미징이 가능하며 자기 표본도 분석할 수 있습니다. 광학 탐색, 자동화된 기능, 신중하게 설계된 인간-컴퓨터 상호 작용 사용자 인터페이스, 최적화된 작동 및 사용 프로세스를 통해 전문가 여부에 관계없이 고해상도 이미징 및 분석 작업을 빠르게 시작하고 완료할 수 있습니다.
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더 알아보기초고분해능 전계방출 주사전자현미경(FESEM) 그만큼 CIQTEK SEM5000X 최적화된 전자 광학 컬럼 설계를 통해 전체 수차를 30%까지 줄인 초고분해능 FESEM으로, 15kV에서 0.6nm, 1kV에서 1.0nm의 초고분해능을 구현합니다. 높은 분해능과 안정성 덕분에 첨단 나노 구조 재료 연구뿐만 아니라 첨단 노드 반도체 IC 칩의 개발 및 제조에도 유리합니다.
더 알아보기낮은 여기 하에서의 높은 분해능 그만큼 CIQTEK SEM5000Pro 이다 고해상도 쇼트키 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM) 낮은 여기 전압에서도 고해상도를 구현하는 데 특화된 제품입니다. 첨단 "슈퍼 터널" 전자 광학 기술을 채택하여 교차 없는 빔 경로와 정전-전자 복합 렌즈 설계를 가능하게 합니다. 이러한 발전으로 공간 충전 효과가 줄어들고, 렌즈 수차가 최소화되고, 저전압에서 이미징 분해능이 향상되고, 1kV에서 1.1nm의 분해능을 달성하여 비전도성 또는 반도체성 샘플을 직접 관찰할 수 있게 되어 샘플 조사 손상을 효과적으로 줄일 수 있습니다.
더 알아보기분석적 쇼트키 전계방출 주사전자현미경(FESEM) CIQTEK SEM4000Pro 고휘도 및 장수명 쇼트키 전계 방출 전자총을 탑재한 분석용 FE-SEM 모델입니다. 3단계 전자기 렌즈 설계는 EDS/EDX, EBSD, WDS 등과 같은 분석 응용 분야에서 상당한 이점을 제공합니다. 이 모델은 저진공 모드와 고성능 저진공 2차 전자 검출기, 그리고 전도도가 낮거나 비전도성인 시료의 관찰에 유용한 접이식 후방 산란 전자 검출기를 기본으로 제공합니다.
더 알아보기고속 완전 자동화된 필드 방출 주사전자현미경 워크스테이션 CIQTEK HEM6000 고휘도 대구경 전류 전자총, 고속 전자빔 편향 시스템, 고전압 샘플 스테이지 감속, 동적 광학 축, 침지 전자기 및 정전기 콤보 대물 렌즈와 같은 시설 기술을 사용하여 나노 스케일 분해능을 보장하는 동시에 고속 이미지 획득을 달성합니다. 자동화된 작업 프로세스는 더욱 효율적이고 스마트한 대면적 고해상도 이미징 워크플로우와 같은 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 이미징 속도는 기존 전계방출 주사전자현미경(FESEM)보다 5배 이상 빠릅니다.
더 알아보기고성능 및 범용 텅스텐 필라멘트 SEM 현미경 그만큼 CIQTEK SEM3200 SEM 현미경 탁월한 성능을 갖춘 범용 텅스텐 필라멘트 주사전자현미경(SEM)입니다. 고유한 이중 양극 전자총 구조는 높은 분해능을 보장하고 낮은 여기 전압에서도 이미지 신호대잡음비를 향상시킵니다. 또한, 다양한 옵션 액세서리를 제공하여 SEM3200은 뛰어난 활용성을 갖춘 다재다능한 분석 기기입니다.
더 알아보기120kV 전계방출 투과전자현미경(TEM) 1. 분할된 작업 공간: 사용자는 TEM에 대한 환경 간섭을 줄여 편안하게 분할된 공간에서 TEM을 작동합니다. 2. 높은 운영 효율성: 지정된 소프트웨어는 고도로 자동화된 프로세스를 통합하여 실시간 모니터링과 효율적인 TEM 상호 작용을 가능하게 합니다. 3. 업그레이드된 운영 경험: 고도로 자동화된 시스템을 갖춘 전계 방출 전자총을 갖추고 있습니다. 4. 높은 확장성: 사용자가 다양한 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 더 높은 구성으로 업그레이드할 수 있도록 충분한 인터페이스가 예약되어 있습니다.
더 알아보기Ga+ 집속 이온 빔 전계 방출 주사 전자 현미경 그만큼 CIQTEK DB550 집속 이온 빔 주사 전자 현미경(FIB-SEM) 나노 분석 및 시료 준비를 위한 집속 이온 빔 컬럼을 갖추고 있습니다. "슈퍼 터널" 전자 광학 기술, 낮은 수차, 비자성 대물렌즈 설계를 활용하며, "저전압, 고해상도" 기능을 통해 나노스케일 분석 성능을 보장합니다. 이온 컬럼은 매우 안정적이고 고품질의 이온 빔을 제공하는 Ga+ 액체 금속 이온 소스를 활용하여 나노 제작 성능을 보장합니다. DB550은 나노 조작기, 가스 주입 시스템, 사용자 친화적인 GUI 소프트웨어가 통합된 올인원 나노 분석 및 제작 워크스테이션입니다.
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