Ditulis oleh:

Pengenalan

Silikon hablur (c-Si) telah menguasai pasaran fotovolta kerana kecekapan dan kebolehpercayaannya yang tinggi. Tekstur permukaan merupakan langkah kritikal dalam pembuatan sel suria kerana dapat mempengaruhi kadar penyerapan cahaya dengan mengurangkan pantulan cahaya pada permukaan sel suria. Penteksturan alkali konvensional menghasilkan bentuk piramid rawak, biasanya berukuran 2–8 μm, dengan kepantulan cahaya sekitar 14–20%. Walau bagaimanapun, keseragaman dan pengurangan kepantulan cahaya masih menjadi cabaran terbesar. Melalui penggunaan kaedah elektrokimia seperti rawatan kitaran voltametri (CV), pendekatan yang boleh dikawal dapat digunakan untuk mengubah permukaan wafer sekali gus dapat menghasilkan kecekapan sel suria yang lebih tinggi. 

Cara Pelaksanaan dan Mekanisma Penteksturan  

Proses penteksturan CV menggunakan instrumen Autolab potentiostat/galvanostat (PGSTAT 204) dibantu dengan perisian Nova 2.1.4 yang dikonfigurasikan dengan sistem 3-elektrod iaitu elektrod kerja (working electrode, WE, wafer Si), elektrod pembilang (counter electrode, CE, platinum) dan elektrod rujukan (reference electrode, RE, Ag/AgCl), seterusnya dikendalikan dalam larutan elektrolit. Dalam kajian ini pelarut yang digunakan adalah 0.5 M Na2SO4 (pH 7) dalam julat potensi -1.0 hingga 1.0 VAg/AgCl dengan kadar imbasan tetap 0.1 V/s. Bagi proses penteksturan berasaskan bahan jenis-p, proses dilakukan di dalam pelarut (elekrolit) yang beralkali kerana lebih stabil. Pengoptimuman sistematik proses penteksturan CV dicapai dengan mengawal kitaran voltametri pada kadar 20, 40, 60, dan 80 kitaran.

Pembangunan struktur tekstur piramid melibatkan empat peringkat iaitu (a) nukleasi, (b) pertumbuhan nukleus, (c) pembentukan permukaan tekstur piramid dan (d) penggumpalan. Saiz piramid yang lebih kecil dan lebih seragam adalah berkemungkinan terhasil apabila nukleus piramid menunjukkan kepadatan yang lebih tinggi dan pengagihan yang seragam. Saiz piramid yang lebih kecil dan lebih seragam terhasil di peringkat awalan apabila nukleus piramid menunjukkan kepadatan yang lebih tinggi dan pengagihan yang seragam.

Kelebihan dan Pengiktirafan Kaedah Elektrokimia

Kaedah elektrokimia bagi penteksturan silikon wafer mempunyai kelebihan yang ketara berbanding kaedah konvensional kerana:

• Menawarkan kawalan yang lebih baik terhadap morfologi permukaan, 

• Kos operasi yang lebih rendah dan 

• Penggunaan bahan kimia yang lebih mesra alam.

Melalui teknik ini, struktur mikro dan nano pada permukaan wafer dapat dihasilkan secara seragam, sekali gus meningkatkan kecekapan penyerapan cahaya dan mengurangkan pantulan optik.

Selain itu, melalui penggunaan kaedah baru ini, telah berjaya menghasilkan satu pensijilan paten (P12023007874) kerana keberkesanannya dalam menghasilkan tekstur yang sesuai untuk sel suria berkecekapan tinggi, seiring dengan usaha global ke arah pembangunan teknologi tenaga boleh diperbaharui yang mampan.

Kesimpulan dan Potensi Masa Hadapan

Secara keseluruhannya, kaedah ini telah menghasilkan piramid dengan pelbagai saiz dan struktur yang menyumbang kepada keberkesanan penteksturan permukaan. Kitaran ke-60 didapati dapat menghasilkan kekasaran permukaan yang optimum berbanding variasi kitaran yang lain. Proses penteksturan elektrokimia ini memperoleh struktur permukaan yang lebih baik dengan saiz piramid yang homogen dan seragam dengan kepantulan permukaan terendah ditemui pada 13.0 ± 0.8 %. Saiz purata piramid dan ketinggian masing-masing adalah 2.2 dan 1.4 µm. Oleh itu, aplikasi kaedah penteksturan CV muncul sebagai kaedah yang berpotensi untuk menghasilkan sel suria yang kos efektif dan tidak toksik dengan peningkatan kecekapan sel suria.

Rujukan

1. Mohd Ahir, Z.F., Sepeai, S., Mohd Sinin, N.A., Mohd Rais, A.R., Sopian, K. & Ibrahim, M.A. 2024. Silicon. 16 (1): 307–321.

2. K, A.K. & O, E.J. 2023. Journal of Materials Engineering, Structures and Computation. 2 (1): 2023–2024. 

3. Zhang, Hong, Li, F., Wang, S. & Zhong, L. 2022. Applied Surface Science. 599: 154059. 

4. Wang, J., Zhong, F., Liu, H., Zhao, L., Wang, W., Xu, X., Zhang, Y. & Yan, H. 2021. Solar Energy. 221: 114–119.