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.

Важной технологической операцией для повышения эффективности солнечных преобразователей на основе кремния является создание на поверхности кремния текстур с размерами шероховатостей, близкими к длинам волн видимого света. Рассмотрено влияние различных вариантов структурирования поверхности кремниевых пластин на их прочностные свойства. Рассмотрены четыре вида поверхностных текстур кремния: после избирательного травления в щелочном растворе, пирамидально текстурированные поверхности, текстурированные с помощью окисления под тонким слоем V2O5 и после высокотемпературного отжига и обработки в HF. Получены электронно-микроскопические изображения всех четырех текстур, и измерена прочность методом "кольцо-в-кольцо" по-разному текстурированных пластин кремния. Методом конечных элементов рассчитаны зависимости максимальных напряжений и прогиб под малым кольцом от нагрузки. Совпадение последней с экспериментом служило критерием правильности определения прочности пластин. Рассчитаны средние значения и среднеквадратичные отклонения прочности для каждой из четырех групп пластин кремния. Ключевые слова: кремний для солнечных преобразователей, структура поверхности, расчет напряжений, прочность.