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...     

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     

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—4μupm 之间, 棱边圆滑, 表面金字塔覆盖率高; 用积分反射仪测量了样品的反射率曲线, 发现样品平均反射率下降到12.51%.实验结果表明, 在普通碱液中加入特种添加剂, 能控制单晶硅表面金字塔的大小和分布.     

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.     

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     

异质结太阳电池硅衬底绒面陷光结构的优化

硅异质结(SHJ)太阳电池作为备受关注的新型高效太阳电池,是在单晶硅表面沉积非晶硅薄膜制备而成的。将绒面结构的单晶硅衬底应用于异质结太阳电池,可以减少光的反射,增强光吸收的效率,从而提高太阳电池短路电流密度。利用湿法化学腐蚀对单晶硅衬底表面进行制绒,通过优化影响绒面形貌的几个关键参数,包括异丙醇浓度、时间、衬底类型和硅酸钠的含量,最终通过在n型单晶硅衬底上制绒,使波长为1011 nm处最低反射率从制绒前的34.7%降低到了9.14%,将制绒衬底应用到异质结太阳电池上,短路电流由32.06 m A/cm-2提升到36.16 m A/cm-2,有效地改善了SHJ太阳电池的性能。     

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     

氧化锌纳米线耦合硅金字塔微纳复合结构的制备及其自清洁特性研究

光伏器件粉尘堆积伴随的遮光效应极其严重,可导致太阳能电池的光电转换效率降低一半以上,这是任何其他提高光伏器件性能的高新技术所不能弥补的.本文根据Cassie-Baxter理论构建出一种基于光伏器件应用的超疏水自清洁微纳复合结构,即氧化锌纳米线耦合硅金字塔.通过调控硅金字塔的尺寸和均匀性,使其尺寸效应不被遮盖以符合存在微米构型的疏水要求,同时尽量不破坏硅光伏器件绒面的减反性能.本文采用水热法在金字塔表面生长氧化锌纳米线的方案,通过系统的实验设计,首次成功地制备了符合光伏器件应用的接触角高达154?,且接触角滞后小于10?的超疏水自清洁微纳复合结构.此外,我们不仅发现硅金字塔的刻蚀存在"高温促进硅金字塔刻蚀"的温度效应和硅金字塔顶部有"圆润-方正-圆润"的时间效应,还从物理上对高温促进刻蚀、晶体的各向异性刻蚀导致的硅金字塔和我们所制备的氧化锌纳米线耦合硅金字塔复合结构的陷光效应等进行了比较充分的分析.     

多晶硅表面织构化新工艺的研究

先后采用电化学腐蚀法和化学酸腐蚀法腐蚀多晶硅,用于制备高效率多晶硅太阳电池.首先将多晶硅片在HF和CH3 CH2 OH体积比为1:2的溶液中进行电化学预腐蚀,具体研究不同电流密度对多晶硅绒面形貌的影响;然后采用化学酸腐蚀法进行二次腐蚀,去除多晶硅表面的疏松结构,得到高性能的多晶硅绒面.使用扫描电镜观察多晶硅表面腐蚀形貌...     

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.     

Probing the lateral composition profile of self-assembled islands

We apply a selective etching procedure to probe the lateral composition profile of self-assembled SiGe pyramids on a Si(001) substrate surface. We find that the pyramids consist of highly Si intermixed corners, whereas the edges, the apex, and the center of the pyramids remain Ge rich. Our results cannot be explained by existing growth models that minimize strain energy. We use a model that includes surface interdiffusion during island growth, underlining the paramount importance of surface processes during the formation of self-assembled quantum dot heterostructures in many different material systems.     

Hybrid process for texturization of diamond wire sawn multicrystalline silicon solar cell

Acid texture is difficult for diamond wire sawn (DWS) multicrystalline silicon (mc‐Si) wafer owing to the inhomogeneous distribution of damage layer on the surface. In this article, metal‐assisted chemical etching (MACE) has been selected for introducing a porous seeding layer to induce acid texturing etching. SEM results show that the oval pit structures coverage get obvious improvement even on the smooth areas. Owing to the further improved light absorption ability by second MACE and nanostructure rebuilding (NSR) process, nanostructured DWS mc‐Si solar cell has exhibited a conversion efficiency of 17.96%, which is 0.45% higher than that of DWS wafer with simple acid texture process. (© 2016 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)     

Effect of surface morphology on screen printed solar cells

Surface texturing is well known as one of the major paths to improving the efficiency of silicon solar cells by increasing the short circuit current through effective photon trapping. However, the effects of the pyramids created after surface texturing on the other properties remain obscure. In this work, we studied the effect of the surface morphologies on the formation of both the emitter layer and metal electrode using the screen printing method, which is a cost-effective method of fabricating silicon solar cells. Various textured surfaces, such as with large, small, sharp or smooth pyramids, were investigated in comparison with a flat surface. The contact resistance was measured from a TLM patterned cell by I–V measurement under dark conditions and SEM, TEM and UV–vis spectrophotometer were used to evaluate the surfaces.     

一种简单高效的制备硅纳米孔阵结构的方法

本文介绍了一种简单高效的制备硅纳米孔阵结构的方法. 利用激光干涉光刻技术, 结合干法和湿法刻蚀工艺, 直接将光刻胶点阵刻蚀为硅纳米孔阵结构, 省去了图形反转工艺中的金属蒸镀和光刻胶剥离等必要步骤, 在2英寸的硅 (001) 衬底上制备了高度有序的二维纳米孔阵结构. 利用干法刻蚀产生的氟碳有机聚合物作为湿法刻蚀的掩膜, 以及在干法刻蚀时对样品进行轻微的过刻蚀, 使SiO₂点阵图形下形成一层很薄的硅台面, 是本方法的两个关键工艺步骤. 扫描电子显微镜图片结果表明制备的孔阵图形大小均匀, 尺寸可控, 孔阵周期为450 nm, 方孔大小为200–280 nm. 关键词： 激光干涉光刻 纳米阵列 刻蚀 氟碳有机聚合物     

Ultrafast-laser-assisted chemical restructuring of silicon and germanium surfaces

This article reports a comparative study on texturing in silicon and germanium surfaces after exposure to femtosecond laser irradiation in the gaseous environments of sulfur hexafluoride (SF₆) and hydrogen chloride (HCl). The surface texturing results from the combined effect of laser-assisted chemical etching and laser ablation. Optimized processing conditions have produced features on the order of nanometers in size. We demonstrate for the first time that regular conical pillars can be formed in Ge and that HCl can be used to form regular conical pillars in Si.