[发明专利]一种使用低浓度碱溶液制作黑硅材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作黑硅材料的方法，特别是涉及一种用于制造太阳电池的过程中，使用低浓度碱溶液腐蚀晶体硅片制作黑硅材料的方法。 

背景技术

采用适当的刻蚀或者腐蚀的方法，在晶体硅片平滑的表面制造出纳米尺度的圆锥、圆柱的森林结构或者密集分布的洞穴，由于这样的结构对各频率光子具有高的吸收率，晶体硅片表面反射的可见光很少，从而呈现出黑色，因此具有这样的表面特征的晶体硅片被称为“黑硅”。黑硅是一种新型的硅材料,具有优异的光电性质。一般黑硅表面的反射率低于2%，并且对于倾斜入射的光线具有同样的特性。在太阳电池的使用中，这样的特性可以大幅度提高太阳电池的发电量，从而降低光伏发电的成本。

目前，制作黑硅的工艺主要有：

1.利用飞秒激光器，在硫气体环境下刻蚀硅，这是发现黑硅所使用的方法。

2.等离子体浸没离子注入技术制备黑硅材料，将黑硅放入等离子注入设备中，等离子中具有刻蚀作用的反应离子与硅片反应，刻蚀硅片表面形成黑硅。

上述两种方法，都要求使用复杂、昂贵的设备，工艺过程复杂，并且使用的化学物质例如二氯氢硅（SiH₂Cl₂）、四氯化硅（SiCl₄）、氯化钡（BaCl₂）、三氟化磷（PF₃）、氟化氢（HF）、氯化氢（HCl）、氟化硫（SF₆）等是十分有害的，难于在生产实践中推广。

3.酸腐蚀液腐蚀法也可以获得黑硅。但是，酸腐蚀液中包含有氢氟酸，氢氟酸是对环境和生物十分有害的物质。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种制作黑硅材料的方法，以降低黑硅制造的成本，简化黑硅的制造工艺过程，避免黑硅制造过程中产生的废液或者废气对环境的损害。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种使用低浓度碱溶液制作黑硅材料的方法,其特征是：将清洗并抛光过的硅片浸入在规定浓度的低浓度碱溶液中，碱溶液浓度的选择范围是重量比含量0.2%-1.9%，同时对碱溶液施加超声波。

当硅片浸入在碱溶液中时，保持碱溶液的温度不变，碱溶液温度的选择范围是20℃-90℃。

本发明的有益效果是：避免使用复杂、昂贵的设备和对环境十分有害的物质，使用通常的低浓度碱溶液和常规的超声清洗设备，降低了生产成本，减少了对环境的危害，便于在大规模生产中推广。

具体实施方式

为进一步揭示本发明的技术方案，现详细说明本发明的实施方式： 

本发明包括以下步骤：

1）使用耐碱的容器，用纯水配置低浓度的碱溶液，规定的浓度为0.2%-1.9%重量比含量之间的一个确定值；

2）将配置好碱溶液的容器放入超声清洗设备当中，将碱溶液加热并保持在20℃-90℃之间的一个确定温度；

3）将清洗并抛光过的晶体硅片浸入这个碱溶液中；

4）对碱溶液施加超声波，振动碱分子对硅片表面形成冲击，在硅片表面上刻蚀出丛林结构或者密集分布洞穴形态的黑硅。

这里所谓的碱溶液，是指氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化钡(Ba(OH)₂)、氢氧化钙(Ca（OH）₂)或者氨(NH₃)等在水中电离出的阴离子全部是氢氧根离子的物质的水溶液。

低浓度的碱溶液广泛存在于自然界中，并且不会对环境和生态产生严重的损害。本发明所使用的低浓度碱溶液，可以通过简单的稀释或者酸碱综合的方法，完全消除其对环境的危害。

以上通过对所列实施方式的介绍，阐述了本发明的基本构思和基本原理。但本发明绝不限于上述所列实施方式，凡是基于本发明的技术方案所作的等同变化、改进及故意变劣等行为，均应属于本发明的保护范围。