[發明專利]一種高少子壽命黑硅的制備方法

在審

• 申請號: 201810660220.5
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN109037396A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 黃仕華;張嘉華;陸肖勵
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0236
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

本發明公開了一種高少子壽命黑硅的制備方法，使用集成電路中的RCA標準清洗方法對硅片表面進行處理，除去硅片表面的有機物、氧化物和機械損傷；利用傳統堿醇體系對單晶硅片進行制絨，獲得良好的“金字塔”結構的表面；對制絨后的硅片利用CuSO₄和HF體系進行二次處理，從而在“金字塔”表面獲得納米孔結構。本發明采用弱堿對二次處理后的硅片的表面形貌進行修飾，以提高硅片的少子壽命。

技術領域

本發明涉及一種利用CuSO₄/HF體系制備高少子壽命的單晶黑硅的方法，在單晶硅片“金字塔”絨面結構上制備納米孔，降低了硅片表面反射率的同時提高了黑硅的少子壽命。

背景技術

隨著太陽能光伏技術的發展，太陽能電池的轉換效率一直都是人們關注的重點，而黑硅材料的發現，為人們提高單晶硅基太陽能電池的轉換效率提供了一種新方法。而目前制備黑硅的主要方法有：化學腐蝕法、反應離子刻蝕法、光刻法、機械刻槽法等。在上述的幾種方法中，機械刻槽法是在多晶硅表面用多個刀片同時刻出“V”型槽來減少光學反射。雖然具有工藝簡單、刻槽速度快的優點，但是機械刻槽深度比較深，要求硅片比較厚，不適合薄襯底太陽能電池的制作。同時，刻蝕過程中，硅片表面會造成損傷，同時也會引入一些雜質。反應離子刻蝕法又稱等離子體刻蝕，是采用低壓氣體產生等離子體，利用物理機制輔助化學刻蝕或者產生反應離子參與化學刻蝕的一種干法腐蝕工藝。其形成的絨面反射率特別低，在450-1000nm光譜范圍內的反射率可小于2％，但是硅表面損傷嚴重，電池的開路電壓和填充因子都會下降，此外，具有產量較低且成本高的缺點。化學腐蝕法一般采用堿(NaOH或KOH)醇(異丙醇或乙醇)的混合溶液作為腐蝕體系。其中堿為腐蝕劑，用于腐蝕硅片，醇為消泡劑，用于除去反應產生的氫氣泡。

“金字塔”的形成是由于堿與硅的各向異性反應造成的。在一定濃度的堿溶液中，OH^-離子與硅的(100)面的反應速度要比(111)面快幾倍甚至幾十倍，腐蝕反應從(100)面開始，最后露出交錯的(111)晶面，在硅片表面形成無數個四面方錐體，俗稱“金字塔”結構。

這種“金字塔”結構主要是利用光線在其內部的兩次折射增加光線被吸收的次數，從而增加硅片對光的吸收率、降低硅片表面的反射率。因此這種方法受到“金字塔”的形狀和密度的影響很大因而具有很大的改進空間，本發明提出了一種在“金字塔”表面進行二次處理制備納米孔的方法來進一步的降低硅片表面的反射率。

目前，對于單晶硅“金字塔”形狀的制絨報道有很多，此類方法也很完善，但是對于在“金字塔”表面進行二次處理的報道卻幾乎沒有。同時，這種二次處理后的硅片較低的少子壽命也是一直以來制約該材料在太陽能電池領域應用的重要原因。

發明內容

本發明的目的是提供一種高少子壽命黑硅的制備方法。

為此，本發明的技術方案是：一種高少子壽命黑硅的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)硅片清洗：使用集成電路中的RCA標準清洗方法對硅片表面進行處理，除去硅片表面的有機物、氧化物和機械損傷；

2)傳統工藝制絨：利用傳統堿醇體系對單晶硅片進行制絨，獲得良好的“金字塔”結構的表面；

3)制備納米孔：對制絨后的硅片利用CuSO₄和HF體系進行二次處理，從而在“金字塔”表面獲得納米孔結構。

優選地，所述的CuSO₄的濃度為0.05M，HF的濃度為1.15M。

還可以增加下述步驟：

4)使用質量濃度為0.03％的KOH對處理后的硅片的表面形貌進行修飾，提高硅片的少子壽命。