Прочность пластин монокристаллического кремния для солнечных элементов

Рассмотрены способы измерения прочностных характеристик хрупких материалов при осесимметричном изгибе на примере монокристаллического кремния, полученного кристаллизацией из расплава по методу Чохральского, который в виде тонких (80-200 μm) пластин используется в большинстве высокоэффективных солнечных элементов с КПД более 20%. Дан анализ экспериментальных и расчетных методов определения напряжений. Сравнены данные численного расчета напряжений с экспериментальными, полученными рентгеновским методом по измерению межплоскостного расстояния в кристаллической решетке кремния под нагрузкой. Показано, что известные формулы теории упругости для расчета напряжений и прогиба справедливы только при нагрузках, много меньших разрушающей нагрузки. Получены зависимости нагрузка-прогиб под нагружающим кольцом при осесимметричном изгибе тонких кремниевых пластин разного размера при различной геометрии испытаний и определена их прочность в зависимости от вида финишной обработки поверхности, которая существенно меняет прочность. Ключевые слова: монокристаллы кремния, осесимметричный изгиб, расчет напряжений, прочность.