新型添加剂对单晶硅表面金字塔形貌的影响

单晶硅表面微结构对晶体硅光电转换性能有非常重要的影响, 晶体硅表面微结构的调节技术一直是半导体、 太阳能电池领域研究的热点之一.利用碱液与单晶硅异向腐蚀特性的刻蚀技术, 在单晶硅表面可以获得布满金字塔的绒面, 但普通碱液刻蚀的绒面, 其金字塔大小、 形貌和分布随机性大, 不利于提高硅太阳电池的转换效率.在普通的碱腐蚀液中加入不同量的特种添加剂, 然后在相同的温度、 时间下刻蚀单晶硅表面, 通过观察样品表面SEM图, 发现在普通碱液中加入适量添加剂后刻蚀的单晶硅表面能形成均匀密集分布金字塔, 金字塔大小在2     

单晶硅表面金字塔生长过程的实验研究

在普通碱液中添加一种特殊的添加剂,在不同时间下对单晶硅表面进行刻蚀.用扫描电子显微镜观察样品表面形貌,结果显示：单晶硅片放入加入添加剂2 mL的刻蚀液中,经过10 min刻蚀后晶体表面零星出现大小不一的金字塔,并有大面积的平滑区|刻蚀15 min后金字塔大小趋向一致,平滑区面积缩小|刻蚀20 min硅片表面形成平均尺寸为2～4 μm金字塔绒面结构,并且均匀性好、覆盖率高|刻蚀25 min后,进入过腐蚀阶段,金字塔出现变大的现象.研究表明：与传统碱腐蚀相比,添加剂可以缩短单晶硅刻蚀时间,并获得较为理想的绒面结构,在工业上应用可以降低生产成本和生产时间,提高生产率.     

单晶硅表面金字塔生长过程的实验研究

在普通碱液中添加一种特殊的添加剂,在不同时间下对单晶硅表面进行刻蚀.用扫描电子显微镜观察样品表面形貌,结果显示:单晶硅片放入加入添加剂2 mL的刻蚀液中,经过10 min刻蚀后晶体表面零星出现大小不一的金字塔,并有大面积的平滑区;刻蚀15 min后金字塔大小趋向一致,平滑区面积缩小;刻蚀20 min硅片表面形成平均尺寸...     

表面钝化对多晶硅绒面形貌的影响

多晶硅表面制绒技术是太阳能光伏产业亟待突破的一个关键技术.本文根据多晶硅强酸制绒的基本原理,提出了表面活性剂钝化多晶硅表面以降低硅原子与酸反应速度从而改善多晶硅绒面形貌的方法.实验研究了不同含量的添加剂对酸液刻蚀多晶硅绒面形貌的影响,用扫描电镜观察对应的绒面结构,用积分反射仪测量其绒面的表面反射率.实验结果表明:加入活性剂后酸液能使多晶硅表面陷阱坑分布更加均匀,并且能有效消除产生漏电流的缺陷性深沟槽,样品表面反射率比较低,其表面反射率降低到21.5%.与传统酸液腐蚀的多晶硅绒面结构相比,陷阱坑密度明显增加,这种方法在多晶硅太阳电池的生产中是有价值的.     

单晶硅表面均匀小尺寸金字塔制备及其特性研究

表面织构是一种通过有效的光俘获增加短路电流从而提高太阳电池效率的主要途径之一.在加入间隙式超声和NaClO添加剂的碱性四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液中对单晶硅表面进行织构化处理,研究超声与NaClO在织构过程中对金字塔成核和生长的影响,以及金字塔大小对高温工艺之后的单晶硅少子寿命的影响.研究表明,通过在织构溶液中加入间隙式超声控制气泡停留在硅片表面的时间和脱离硅片表面速度,增强了小尺寸金字塔的均匀分布.织构之后硅片在AM1.5G光谱下的加权平均反射率能够达到12.4%,在高温扩散和氧化之后少子寿命的大小与金字塔大小之间存在近似于指数衰减函数的关系. 关键词： 表面织构化 反射率 少子寿命 单晶硅太阳电池     

多晶硅不同晶面陷阱坑形貌与陷光效应的关系

提出了多晶硅表面陷阱坑内表面高次绒面的陷光模型。利用测不准原理,分析了光子散射方向与绒面上凸点大小的关系,利用光学傅里叶变换推导了光子逃逸陷阱坑概率与绒面陷阱坑形貌的关系。理论分析结果表明内表面布满凹凸点的U字形陷阱坑反射率比V字形的低;而内表面光滑的U字形陷阱坑的反射率比V字形的高。利用扫描电子显微镜拍摄了碱液刻蚀的多晶硅样品表面图像,分析了碱液刻蚀的不同晶面陷阱坑的形貌。[100]晶面呈峡谷状的陷阱坑,[111]晶面呈扭曲的U字形凹坑,[110]晶面则显示混合结构。实验测量了样品不同晶面的反射率曲线,证实了U字形陷阱坑的绒面具有相对低的反射率,与理论分析结果基本吻合。     

多晶硅表面陷阱坑形貌对表面光反射率的影响

利用光学傅里叶变换研究多晶硅绒面微结构形貌与反射率之间的关系。理论分析表明:多晶硅绒面反射率与表面微结构形貌、单位面积上陷阱坑数量有关。如绒面由V字型槽或坑构成,则绒面反射率比较高;如多晶硅表面上密集布满U字形坑或槽、内表面绒面化,这种结构构成的绒面反射率低。实验上用不同比例的酸液刻蚀多晶体表面,用扫描电镜(SEM)观察多晶硅表面SEM图,测量了其表面反射率,分析表面结构形貌与反射率的关系。实验结果与理论分析相吻合。     

晶体硅太阳电池表面纳米线阵列减反射特性研究

为增强晶体硅太阳电池的光利用率, 提高光电转换效率, 研究了硅纳米线阵列的光学散射性质. 运用严格耦合波理论对硅纳米线阵列在310—1127 nm波段的反射率进行了模拟计算, 用田口方法对硅纳米线阵列的表面传输效率进行了优化. 结果表明, 当硅纳米线阵列的周期为50 nm, 占空比为0.6, 高度约1000 nm时减反射效果最佳; 该结构在上述波段的平均反射率约为2%, 且在较大入射角度范围保持不变. 采用金属催化化学腐蚀法, 于室温、室压条件下在单晶硅表面制备周期为60 nm,占空比为0.53, 高度为500 nm的硅纳米线阵列结构, 其反射率的实验测试结果与计算模拟值相符, 在上述波段的平均反射率为4%—5%, 相对于单晶硅35%左右的反射率, 减反射效果明显. 这种减反射微结构能够在降低太阳电池成本的同时有效减小单晶硅表面的光反射损失, 提高光电转换效率.     

多晶硅表面酸腐蚀制备绒面研究

采用各向同性腐蚀法制备多晶硅绒面,腐蚀液为HF和HNO3的混合溶液,缓和剂为NaH2PO4.2H2O溶液.利用SEM、AFM和紫外分光光度计对硅片绒面进行检测和分析,初步探讨了酸腐蚀机理.结果表明:采用NaH2PO4.2H2O溶液作为缓和剂,腐蚀后的硅片表面具有均匀的腐蚀坑,表面陷光效果较好,通过优化各种参量,反应速度可以控制在2 μm/min左右,适合工业生产的要求.在富HF时,硅片表面易形成尖锐边缘的腐蚀坑,出现或多或少的小孔,反射率最低可达16.5%～17.5%|在富HNO3时,硅片表面易形成腐蚀坑较浅、尺寸偏大的气泡状绒面或光面,反射率较高.     

硅太阳电池表面多孔硅的制备与作用

利用电化学方法在硅太阳能电池的金字塔上面刻蚀一层多孔硅,研究多孔硅对硅表面反射率、光电转换量子效率的影响以及氧化对不同波长的光电转换量子效率的影响。研究发现氢氟酸浓度对反射率没有明显的影响,而电化学反应时间可以调制反射率最低波长点,最终获得综合反射率低至2%的优质减反效果。多孔硅的存在使得300～500 nm的光电转换量子效率降低,500 nm以上长波的光电转换量子效率增加。氧气氛围中的快速退火能够有效降低少数载流子的表面复合,从而增加短波段的光电转换量子效率。     

Effects of textured morphology on the short circuit current of single crystalline silicon solar cells: Evaluation of alkaline wet-texture processes

The effect of different surface morphologies obtained by anisotropic etching on the light trapping and short circuit current of single crystalline silicon solar cells was investigated. The anisotropic texturing of a (1 0 0) silicon surface was performed using potassium hydroxide (KOH) solution and/or tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution including isopropyl alcohol (IPA) additive or tertiary butyl alcohol (TBA) additive. Texturing in TMAH solution formed smaller pyramids on the textured surface compared with texturing in KOH solution. Although the textured samples showed similar reflectances (except in the case of the TBA additive), they showed different short circuit currents. Texturing in KOH/TMAH solution led to a 9.6% increase in short circuit current compared with texturing in KOH/IPA solution, a typical etchant in commercial processes. Based on these results, the reflectivity has no simple proportionality relationship to the short circuit current, and the short circuit current of silicon solar cells should be the criterion used in evaluating texturing effects on reducing reflectance and forming a sound junction with high collection efficiency.     

氧化随机织构硅表面对单晶硅太阳电池性能的影响研究

热氧化生长的SiO\-2 薄膜经常在高效单晶硅太阳电池中被用作扩散掩膜,化学镀掩膜,钝化层或者基本的减反射层.在这些高效太阳电池中,经常使用碱性溶液对单晶硅表面进行处理,得到随机分布的正金字塔结构的织绒表面,减少表面的光反射.表面氧化后的正金字塔太阳电池暗反向电流-电压呈现"软击穿"现象,并联电阻明显下降.研究结果表明引起这些现象的原因在于氧化正金字塔表面会导致在体内形成位错型缺陷,这些缺陷能够贯穿整个pn 结,导致太阳电池的并联电阻下降,同时载流子在位错型缺陷在能隙中引入的能级处发生复合,导致空间电荷区 关键词： 热氧化 随机织构 位错 太阳电池     

Nanocrystalline ZnO film deposited by ultrasonic spray on textured silicon substrate as an anti-reflection coating layer

A ZnO thin film was successfully synthesized on glass, flat surface and textured silicon substrates by chemical spray deposition. The textured silicon substrate was carried out using two solutions (NaOH/IPA and Na₂CO₃). Textured with Na₂CO₃ solution, the sample surface exhibits uniform pyramids with an average height of 5 μm. The properties and morphology of ZnO films were investigated. X-ray diffraction (XRD) spectra revealed a preferred orientation of the ZnO nanocrystalline film along the c-axis where the low value of the tensile strain 0.26% was obtained. SEM images show that all films display a granular, polycrystalline morphology. The morphology of the ZnO layers depends dramatically on the substrate used and follows the contours of the pyramids on the substrate surface. The average reflectance of the textured surface was found to be around 13% and it decreases dramatically to 2.57% after deposition of a ZnO antireflection coating. FT-IR peaks arising from the bonding between Zn–O are clearly represented using a silicon textured surface. A very intense photoluminescence (PL) emission peak is observed for ZnO/textured Si, revealing the good quality of the layer. The PL peak at 380.5 nm (UV emission) and the high-intensity PL peak at 427.5 nm are observed and a high luminescence occurs when using a textured Si substrate.     

银铜双原子MACE法可控制备倒金字塔多晶黑硅的结构与性能

采用一步银铜双原子金属辅助化学腐蚀法,室温下在多晶硅表面制备纳米陷光结构,再利用纳米结构修正溶液在温度为50℃时对硅片进行各向异性重构,可控制备出不同尺寸的倒金字塔陷光结构.用分光光度计测量了多晶硅表面的反射率,用扫描电镜观察了多晶硅表面形貌,用少子寿命测试仪测量了多晶硅钝化后的少子寿命.结果表明:影响倒金字塔结构尺寸的主要影响因素是制备态黑硅纳米结构的深度,当深度越深,最终形成的结构尺寸也越大;纳米结构修正溶液重构时间越长,所形成的倒金字塔结构尺寸越大,反射率也变大;经原子层沉积钝化后的倒金字塔结构中少子寿命随其尺寸的增大而增加;当倒金字塔边长为600nm时综合效果最佳,反射率为9.87%,少子寿命为37.82μs.     

A new texturing technique of monocrystalline silicon surface with sodium hypochlorite

This work proposes a new texturing technique of monocrystalline silicon surface for solar cells with sodium hypochlorite. A mixed solution consisting of 5 wt% sodium hypochlorite and 10 vl% ethanol has been found that results in a homogeneous pyramidal structure, and an optimal size of pyramids on the silicon surface. The textured silicon surface exhibits a lower average reflectivity (about 10.8%) in the main range of solar spectrum (400–1000 nm).     

Reflectivity of porous-pyramids structured silicon surface

The antireflection of porous-pyramids structured silicon surface has been studied. The porous surface is formed by stain etching in HF/Fe(NO₃)₃ aqueous solution after textured in KOH/IPA solution. Reflectivity measurements show an overall reflectance of 4.2% for porous-pyramids textured silicon surface in the range from 400 to 900 nm. An optimal etching time of 30 min is obtained when both reflectivity and photo-generated carriers lifetime are considered. This technique may be probably used in the texturization process for high-efficiency silicon solar cells.