一種制備晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層的方法
【專利摘要】本發(fā)明了提出一種在通電條件下對硅襯底進(jìn)行化學(xué)腐蝕制備減反射層的方法。本發(fā)明的方法可以方便地在低電阻率的p型硅襯底上制備晶硅減反射層，制備成本低。利用本發(fā)明方法所獲的減反射層尺寸結(jié)構(gòu)較大，減反射效果明顯，表面復(fù)合較小，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，制成太陽電池以后，其電池片的轉(zhuǎn)換效率可提高0.2％左右。
【專利說明】
一種制備晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及制備晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在太陽電池的生產(chǎn)工藝中，硅片表面的絨面結(jié)構(gòu)可以有效地降低太陽電池的表面反射率，是影響太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素之一。為了在晶體硅太陽能電池表面獲得好的絨面結(jié)構(gòu)，以達(dá)到較好的減反射效果，人們嘗試了許多方法，常用的包括機(jī)械刻槽法、激光刻蝕法、反應(yīng)離子刻蝕法(RIE)、化學(xué)腐蝕法(即濕法腐蝕)等。其中，機(jī)械刻槽方法可以得到較低的表面反射率，但是該方法造成硅片表面的機(jī)械損傷比較嚴(yán)重，而且其成品率相對較低，故而在工業(yè)生產(chǎn)中使用較少。對于激光刻蝕法，是用激光制作不同的刻槽花樣，條紋狀和倒金字塔形狀的表面都已經(jīng)被制作出來，其反射率可以低至8.3%，但是由其制得的電池的效率都比較低，不能有效地用于生產(chǎn)。RIE方法可以利用不同的模版來進(jìn)行刻蝕，刻蝕一般是干法刻蝕，可以在硅片表面形成所謂的“黑硅”結(jié)構(gòu)，其反射率可以低至7.9%，甚至可以達(dá)到4%，但是由于設(shè)備昂貴，生產(chǎn)成本較高，因此在工業(yè)成產(chǎn)中使用較少。而化學(xué)腐蝕法具有工藝簡單、廉價優(yōu)質(zhì)、現(xiàn)有工藝好兼容等特點，成為了現(xiàn)有工業(yè)中使用最多的方法，但采用常規(guī)堿制絨所獲得的絨面的反射率通常在10%以上，仍有進(jìn)一步降低的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有化學(xué)腐蝕技術(shù)在硅襯底上制備缺點，提出一種在通電條件下對硅襯底進(jìn)行化學(xué)腐蝕制備減反射層的方法。本發(fā)明的方法可以方便的在低電阻率的P型硅襯底上制備晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層，制備成本低。
[0004]本發(fā)明的的制備方法如下:
[0005]選擇低電阻率的P型硅襯底，將其浸入在含有氧化劑以及銀離子的溶液中進(jìn)行通電腐蝕，通過調(diào)節(jié)各步工藝參數(shù)，獲得微觀機(jī)構(gòu)百納米到微米量級的晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層；
[0006]具體的，所述的低電阻率指所述的P型硅襯底的電阻率小于5Ω.cm。所述腐蝕溶液中含有氫氟酸，硝酸銀，雙氧水以及去離子水，其濃度分別為HF = 0.5mol/L，AgNO3 = 1*10一4!1101/1，!1202 = 31]101/1。上述各種溶液的配比可以根據(jù)所希望獲得的減反結(jié)構(gòu)的大小進(jìn)行調(diào)整
[0007]所述的制備晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層的方法，其特征在于所述的通電腐蝕是在晶硅正表面施加均勻的電場，晶硅背表面不接觸上述的腐蝕液，通電腐蝕的電流密度為30mA/cm2，通電腐蝕的時間為30分鐘。上述通電的電流大小以及腐蝕時間，亦可根據(jù)所希望獲得的減反結(jié)構(gòu)的尺寸以及深度進(jìn)行調(diào)整。
[0008]通過本發(fā)明的方法，在低電阻率的P型硅襯底上可獲得的較為規(guī)則的硅孔，并具有很好的陷光效果，這是外加電場和金屬顆粒催化協(xié)同作用的結(jié)果。如果只有外加電場進(jìn)行通電腐蝕，則只能低電阻率的硅襯底表面上形成多孔硅，硅孔尺寸小，深度淺，減反射效果不佳。如果只有金屬顆粒催化在腐蝕液中進(jìn)行腐蝕，而沒有外加電場，則只能在這樣的硅襯底表面上硅納米線，減反射效果好，但表面復(fù)合嚴(yán)重，不利于太陽電池的制備。本發(fā)明在通電腐蝕的腐蝕液中加入少量的銀離子，在反應(yīng)過程中銀離子不斷地在腐蝕后的多孔硅表面成核析出，進(jìn)而形成多個微小電極催化腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行，由此形成較好的減反結(jié)構(gòu)，其反射率在10%以下。利用本發(fā)明方法所獲的減反層尺寸結(jié)構(gòu)較大，減反效果明顯，表面復(fù)合較小，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，制成太陽電池以后，其電池片的轉(zhuǎn)換效率可提高0.2%左右。所以，本發(fā)明提供了一種在低電阻率的P型硅襯底上獲得晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層的有效方法。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施例制備出減反射層結(jié)構(gòu)的的正面SEM圖，圖2為本發(fā)明實施例制備出的減反射層的截面SEM圖，圖3為本發(fā)明實施例與僅進(jìn)行通電腐蝕(腐蝕液中不含銀離子)的反射光譜對比圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本技術(shù)方案進(jìn)一步說明如下:
[0011]選擇低電阻率的P型硅襯底，將其浸入在含有氧化劑以及銀離子的溶液中進(jìn)行通電腐蝕，具體的，所述的低電阻率指所述的P型硅襯底的電阻率小于5 Ω.cm。所述腐蝕溶液中含有氫氟酸，硝酸銀，雙氧水以及去離子水，其濃度分別為HF = 0.5mol/L，AgNO3 = 1*10—4mo I/L，H2O2 = 3moI/L。所述的通電腐蝕是在晶娃正表面施加均勾的電場，晶娃背表面不接觸上述的腐蝕液，通電腐蝕的電流密度為30mA/cm2，通電腐蝕的時間為30分鐘。所制得的減反射層反射率在全可見光波段的反射率均低于10%，在短波長段與長波長段反射率更低。圖3是樣品在300-1200nm波長下測試得到的反射率，從該圖中可以看出，本發(fā)明實施例與僅進(jìn)行通電腐蝕(腐蝕液中不含銀離子)的反射光譜對比，在全波長段反射率明顯降低。用傳統(tǒng)方法將其制成太陽電池以后，其電池片的轉(zhuǎn)換效率可提高0.2%左右。
【主權(quán)項】
1.一種制備晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層的方法，其特征在于，選擇低電阻率的P型硅襯底，將其浸入在含有氧化劑以及銀離子的溶液中進(jìn)行通電腐蝕，通過調(diào)節(jié)各步工藝參數(shù)，獲得微觀結(jié)構(gòu)為百納米到微米量級的晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層;其中，所述的低電阻率指所述的P型硅襯底的電阻率小于5 Ω.Cm，所述腐蝕溶液中含有氫氟酸，硝酸銀，雙氧水以及去離子水，其濃度分別為HF = 0.5mo I /L，AgN03 = I * I O—4mo I /L，H2O2 = 3mo I /L。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備晶硅納米結(jié)構(gòu)減反射層的方法，其特征在于所述的通電腐蝕是在晶硅正表面施加均勻的電場，晶硅背表面不接觸權(quán)利要求1中所述的腐蝕液，通電腐蝕的電流密度為30mA/cm2，通電腐蝕的時間為30分鐘。
【文檔編號】H01L31/18GK105845785SQ201610460217
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】趙世華, 李朋, 胡宏偉, 李立強(qiáng), 姜龍, 劉泉林, 陳文聰
【申請人】商丘師范學(xué)院