[发明专利]一种高少子寿命黑硅的制备方法

说明书

本发明公开了一种高少子寿命黑硅的制备方法，使用集成电路中的RCA标准清洗方法对硅片表面进行处理，除去硅片表面的有机物、氧化物和机械损伤；利用传统碱醇体系对单晶硅片进行制绒，获得良好的“金字塔”结构的表面；对制绒后的硅片利用CuSO₄和HF体系进行二次处理，从而在“金字塔”表面获得纳米孔结构。本发明采用弱碱对二次处理后的硅片的表面形貌进行修饰，以提高硅片的少子寿命。

技术领域

本发明涉及一种利用CuSO₄/HF体系制备高少子寿命的单晶黑硅的方法，在单晶硅片“金字塔”绒面结构上制备纳米孔，降低了硅片表面反射率的同时提高了黑硅的少子寿命。

背景技术

随着太阳能光伏技术的发展，太阳能电池的转换效率一直都是人们关注的重点，而黑硅材料的发现，为人们提高单晶硅基太阳能电池的转换效率提供了一种新方法。而目前制备黑硅的主要方法有：化学腐蚀法、反应离子刻蚀法、光刻法、机械刻槽法等。在上述的几种方法中，机械刻槽法是在多晶硅表面用多个刀片同时刻出“V”型槽来减少光学反射。虽然具有工艺简单、刻槽速度快的优点，但是机械刻槽深度比较深，要求硅片比较厚，不适合薄衬底太阳能电池的制作。同时，刻蚀过程中，硅片表面会造成损伤，同时也会引入一些杂质。反应离子刻蚀法又称等离子体刻蚀，是采用低压气体产生等离子体，利用物理机制辅助化学刻蚀或者产生反应离子参与化学刻蚀的一种干法腐蚀工艺。其形成的绒面反射率特别低，在450-1000nm光谱范围内的反射率可小于2％，但是硅表面损伤严重，电池的开路电压和填充因子都会下降，此外，具有产量较低且成本高的缺点。化学腐蚀法一般采用碱(NaOH或KOH)醇(异丙醇或乙醇)的混合溶液作为腐蚀体系。其中碱为腐蚀剂，用于腐蚀硅片，醇为消泡剂，用于除去反应产生的氢气泡。

“金字塔”的形成是由于碱与硅的各向异性反应造成的。在一定浓度的碱溶液中，OH^-离子与硅的(100)面的反应速度要比(111)面快几倍甚至几十倍，腐蚀反应从(100)面开始，最后露出交错的(111)晶面，在硅片表面形成无数个四面方锥体，俗称“金字塔”结构。

这种“金字塔”结构主要是利用光线在其内部的两次折射增加光线被吸收的次数，从而增加硅片对光的吸收率、降低硅片表面的反射率。因此这种方法受到“金字塔”的形状和密度的影响很大因而具有很大的改进空间，本发明提出了一种在“金字塔”表面进行二次处理制备纳米孔的方法来进一步的降低硅片表面的反射率。

目前，对于单晶硅“金字塔”形状的制绒报道有很多，此类方法也很完善，但是对于在“金字塔”表面进行二次处理的报道却几乎没有。同时，这种二次处理后的硅片较低的少子寿命也是一直以来制约该材料在太阳能电池领域应用的重要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种高少子寿命黑硅的制备方法。

为此，本发明的技术方案是：一种高少子寿命黑硅的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)硅片清洗：使用集成电路中的RCA标准清洗方法对硅片表面进行处理，除去硅片表面的有机物、氧化物和机械损伤；

2)传统工艺制绒：利用传统碱醇体系对单晶硅片进行制绒，获得良好的“金字塔”结构的表面；

3)制备纳米孔：对制绒后的硅片利用CuSO₄和HF体系进行二次处理，从而在“金字塔”表面获得纳米孔结构。

优选地，所述的CuSO₄的浓度为0.05M，HF的浓度为1.15M。

还可以增加下述步骤：

4)使用质量浓度为0.03％的KOH对处理后的硅片的表面形貌进行修饰，提高硅片的少子寿命。