金刚石线锯切割多晶硅片表面特性与酸刻蚀制绒问题

为解决金刚石切割多晶硅片与常规HF-HNO3-H2O混合酸湿法制绒技术不兼容的问题,对金刚石切割多晶硅片的表面特性和大幅度提高混合酸溶液中HF的比例进行了刻蚀制绒实验.结果表明,金刚石线切割多晶硅片表面存在约33%的光滑条带区域,其余为与砂浆切割硅片表面相近的粗糙崩坑区域;这些光滑区域使得金刚石切割多晶硅片表面光反射率比砂浆切割多晶硅片高3%~4%;而且光滑区域在富HNO3和富HF的HF-HNO3-H2O混合酸溶液中均较难于腐蚀,使其刻蚀制绒后反射率比砂浆切割多晶硅片低1%~2%,制绒后的金刚石切割多晶硅片反射率比制绒后的砂浆切割多晶硅片高4%~6%,不能满足太阳电池生产要求.富HNO3和富HF两种酸刻蚀体系,均不能解决金刚石切割多晶硅片的制绒问题.     

多晶硅表面陷阱坑形貌的光学性能模拟

采用COMSOL Multiphysics 3.5a有限元分析软件中的RF模块对3种硅片绒面的陷阱坑形貌(轻度腐蚀、正常腐蚀和过度腐蚀)的光学性能进行了数值模拟.通过求解麦克斯韦方程组和材料本构方程,获得了3种陷阱坑的表面电场z分量、表面磁场y分量和反射率的变化规律.结果表明:当波长为600 nm时,轻度腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量的数值最小,反射率最高(约为35%);正常腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量其次,反射率约为17%;过度腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量的数值最大,反射率最低(约为10%).通过实验和模拟结果对比可知,模拟值和试验值的反射率变化趋势基本一致,两者吻合较好,可为实际生产和试验提供理论参考.     

氧化锡多晶电导的氧空位控制模型

SnO_2、ZnO等金属氧化物的气敏特性通常以它们在不同气氛中电导值的变化来体现。为弄清这类多晶材料及气敏元件电导变化的基本规律,本文根据表面势垒控制模型和晶界势垒控制模型讨论了氧空位密度对SnO_2多晶材料及气敏元件电导值的重要影响,并根据SnO_2多晶电导的氧空位控制模型,讨论了在不同烧结条件下元件电导的变化规律,并用X光电子能谱(XPS)对结果进行了分析。     

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.     

多晶硅片反应离子刻蚀制绒后扩散工艺的匹配性

研究了多晶硅片在反应离子刻蚀制绒后与扩散工艺的匹配性.在相同的扩散工艺下,反应离子刻蚀制绒后硅片的方块电阻值比酸制绒工艺硅片的方块电阻值高3～11 Ω/□,而且其方块电阻不均匀度值约为普通酸制绒工艺硅片的方块电阻不均匀度值的80％.测试了反应离子刻蚀制绒后多晶硅太阳能电池的外量子效率,其外量子效率在340～1 000 nm波段范围与酸制绒多晶硅太阳能电池相比提高了约10％.对反应离子刻蚀制绒电池的电性能进行了分析,提出了与反应离子刻蚀制绒工艺匹配的高方阻扩散工艺.通过优化调整扩散工艺气体中的小氮和干氧流量,获得了在80 Ω/口方块电阻下,反应离子刻蚀制绒多晶硅电池的光电转换效率提升至17.51％,相对于酸制绒多晶硅电池的光电转换效率提高了0.5％.     

超声驻波场粒子二维运动控制机理与模型研究*

为了将正交超声驻波技术用于多晶硅陷光结构网格化微加工,以达到均匀加工的目的,本文从理论、模拟和实验等方面研究了粒子由无规则排列到超声作用后形成二维网格状排列的运动过程,网格化控制机理,并建立了二维运动方程。计算机仿真结果与实验结果一致,表明应用超声驻波进行网格化微纳加工设想是可行的。     

Chemical etching to dissolve dislocation cores in multicrystalline silicon

Multicrystalline silicon wafers are used for approximately half of all solar cells produced at present. These wafers typically have dislocation densities of up to ∼10⁶ cm⁻². Dislocations and associated impurities act as strong recombination centres for electron–hole pairs and are one of the major limiting factors in multicrystalline silicon substrate performance. In this work we have explored the possibility of using chemical methods to etch out the cores of dislocations from mc-Si wafers. We aim to maximise the aspect ratio of the depth of the etched structure to its diameter. We first investigate the Secco etch (1K₂Cr₂O₇ (0.15 M): 2HF (49%)) as a function of time and temperature. This etch removes material from dislocation cores much faster than grain boundaries or the bulk, and produces tubular holes at dislocations. Aspect ratios of up to ∼7:1 are achieved for ∼15 μm deep tubes. The aspect ratio decreases with tube depth and for ∼40 μm deep tubes is just ∼2:1, which is not suitable for use in bulk multicrystalline silicon photovoltaics. We have also investigated a range of etches based on weaker oxidising agents. An etch comprising 1I₂ (0.01 M): 2HF (49%) attacked dislocation cores, but its etching behaviour was extremely slow (<0.1 μm/h) and the pits produced had a low aspect ratio (<2:1).     

多晶硅表面陷阱坑形貌的光学性能模拟

采用COMSOL Multiphysics 3.5a有限元分析软件中的RF模块对3种硅片绒面的陷阱坑形貌(轻度腐蚀、正常腐蚀和过度腐蚀)的光学性能进行了数值模拟.通过求解麦克斯韦方程组和材料本构方程,获得了3种陷阱坑的表面电场z分量、表面磁场y分量和反射率的变化规律.结果表明:当波长为600 nm时,轻度腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量的数值最小,反射率最高(约为35％);正常腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量其次,反射率约为17％;过度腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量的数值最大,反射率最低(约为10％).通过实验和模拟结果对比可知,模拟值和试验值的反射率变化趋势基本一致,两者吻合较好,可为实际生产和试验提供理论参考.