Astillameinto Inducido Por Epoxi

Astillamiento inducida Epoxi de Silicon

abstracto

Una de las principales fuerzas de conducción para reducir la módulos de células solares de silicio coste global es disminuir el espesor del sustrato de silicio y, al mismo tiempo , para reducir las pérdidas de material causadas por el aserrado del lingote de silicio . Por esta razón , se han propuesto un número considerable de métodos en la última década para la fabricación de láminas de silicio delgadas que tienen por objeto sustituir la técnica de aserrado comúnmente utilizado . Uno de estos métodos se basa en pelado de una capa fina de un sustrato de silicio por medio de la tensión residual inducida ya sea a través de la única deposición de una capa sobre un sustrato de silicio o a través de un ciclo térmico subsiguiente de una bicapa tales . Hasta ahora , tres materiales diferentes se han empleado con éxito en esta técnica : níquel , aleación de níquel / cromo y un sistema de plata / aluminio . En este trabajo se demuestra la posibilidad de inducir el despegue de una lámina delgada de silicio por medio de la curación de una capa de epoxi en la parte superior de una oblea de silicio. Este nuevo método tiene las ventajas de reducir la contaminación de metal en el silicio y disminuye las temperaturas de funcionamiento por debajo de 150 ˚ C.

1 . introducción

A pesar de que en los últimos años el costo del silicio desnudo ha reducido considerablemente , todavía representa la mayor parte del coste global de los módulos de células solares de silicio cristalino [ 1 ] . Por lo tanto , los fabricantes de células fotovoltaicas quieren para disminuir el espesor del sustrato de silicio . Desde el punto de vista de la eficiencia , obleas con un espesor inferior a 100μm seguirán proporcionando una buena absorción de la luz [ 2] y , si no se proporciona una buena pasivación de las superficies, la relación de eficiencia espesor será máximo para este tipo de espesores. Al mismo tiempo , los bajos espesores de silicio se relajan los requisitos de calidad de silicio a granel . La fabricación de estas capas delgadas con una técnica de aserrado no es eficaz ya que perdería más de 40 % del material [ 3 ] . Por esta razón , se han propuesto un número notable de técnicas alternativas para producir capas delgadas de silicio que tienen como objetivo reducir las pérdidas materiales ( entallado - pérdidas) [ 4 ] . Este trabajo se centra en el método de referencia para la exfoliación como controlada , que fue propuesta por primera vez por Tanielian et al. [ 5 ] . En esta técnica un estrés se induce en el sustrato de silicio mediante el depósito de una capa de níquel / cromo por pulverización catódica . La tensión inducida es capaz de guiar a una grieta en una dirección paralela a la interfaz entre el sustrato y la capa superior.

Recientemente los investigadores han desarrollado técnicas similares que emplean diferentes materiales y métodos de deposición . Escoria et al. [ 6 ] logrado obtener el desprendimiento de una capa de silicio - 40 micras de espesor por pantalla - impresión de dos pastas de aluminio y plata, pero la alta temperatura implicada en el proceso puede conducir a la degradación de la vida útil , según lo informado por Masolin et al . [ 7 ] . Bedell et al . [ 8 ] patentado un método para sustratos semiconductores desconchado mediante electrodeposición una capa de metal sobre el sustrato mientras Jawarani et al . [ 9 ] obtener una lámina de silicio - 25μm de espesor mediante electrodeposición una capa de níquel sobre un sustrato de silicio y la aplicación de un ciclo térmico . También informaron de la fabricación de una célula solar 1x1cm2 con eficiencia 14,9 % a partir de esta capa . En este trabajo se reporta el despegue de láminas de silicio por medio de enfriamiento de una capa de polímero termoestable en la parte superior de un sustrato de silicio. También se muestra una solución para disolver el polímero después de que el despegue con el fin de obtener una lámina delgada de silicio - libre de pie sin afectar a la superficie del sustrato . El curado de la resina epoxi se realiza a una temperatura muy por debajo de la temperatura de fragilidad - Para - dúctil de transición ( BDT ) y , por lo tanto , no se debe degradar las propiedades del sustrato a través de defectos de plasticidad como se informa en [ 7 ] . Las bajas temperaturas implicadas en el proceso propuesto también reducen la difusión de las especies dentro de la mayor de silicio , mejorando de esta manera la calidad de la lámina en comparación con la alta temperatura de desprendimiento de silicio . Figura 1

Borrador del proceso analizado. Un sustrato de silicio (a) se somete a entallar láser (b) y, después, un polímero termoendurecible se deposita en la parte superior del sustrato y se curó a 150 ° C (c). Una etapa de enfriamiento induce la iniciación de la grieta (d) que se propaga a lo largo de la muestra (E). Después se retira el polímero, se obtienen una lámina plana de silicio y un sustrato de matriz (F).

2 . método

El proceso para la fabricación de capas de silicio delgadas analizadas en este trabajo se muestra en la figura 1 . Con el fin de controlar la iniciación de la grieta , una muesca está inscrito por láser en un sustrato de silicio . Una capa de polímero termoendurecible se deposita en la parte superior del sustrato de silicio y , después de que el curado , se crea una fuerte interfaz entre el epoxi y el sustrato . Debido a la falta de correspondencia entre el coeficiente de expansión térmica ( CTE ) del polímero y el silicio , se inducen tensiones en el interior

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