[发明专利]一种硅晶片上快速形成八边形金字塔结构的方法

说明书

本发明公开了一种硅晶片上快速形成八边形金字塔结构的方法，先通过对硅晶片进行RCA式清洗，然后将含有以下碱性化合物NaOH、KOH、Na2SiO3、IPA和HF的碱性刻蚀溶液在玻璃烧杯中制备，并浸在油浴中，使刻蚀溶液在81℃间接加热，再将硅晶片放入盛有碱性刻蚀溶液的烧杯中进行蚀刻，最后将完成蚀刻的硅晶片用去离子水超声清洗，然后用氮气进行吹干，并在100℃的热板上进行干燥，从而在硅片表面形成八边形金字塔结构。这种在硅晶片上快速形成八边形金字塔结构的方法可以降低硅片的前表面反射率，改善其表面形貌，周期性，以及增强刻蚀硅晶片的亲水性。

技术领域

本发明属于化学蚀刻领域，尤其涉及一种采用碱性蚀刻剂在硅晶片表面形成八边形金字塔结构的方法。

背景技术

硅太阳能电池以其制备速度快、成本低、效率高、运输快捷、调试方便、环保等优点主导着目前的光伏产业。硅晶片具有抛光的表平面，由于硅的折射率高，光谱依赖性强，固有的反射率高达30％以上。为了降低光电器件的前表面反射率并达到最大的馅光效果，从而提高光电转换效率，研究人员已经采用了相应的技术，如增加反射涂层(ARC)，表面刻蚀，等离激元效应和发光下移技术。几种高效和复杂的蚀刻技术已经发展了几十年，如激光刻蚀，等离子蚀刻反应离子蚀刻和干式刻蚀。

从成本的角度来看，最具前景的表面刻蚀是各向异性湿法化学蚀刻法。因此，工业上的商用太阳能电池都是采用各向异性湿法化学蚀刻技术制造的，因为它具有成本低、高效且无需复杂的设备或工艺，以及耗时少等优点。目前所采用的蚀刻技术通常采用氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)和有机四甲基氢氧化铵(TMAH)等碱性蚀刻剂，这类能在硅晶片表面形成金字塔结构的蚀刻剂也并不多见，因此光在硅光伏器件表面的内部反射低导致光电转换的效果低。金字塔结构的基本功能是将每一束反射光入射到邻近的金字塔上，以此类推，因此，这些效应增加了光在硅光伏器件表面的内部反射，从而提高了光电转换的效率。

发明内容

发明目的：为解决上述现有的技术问题，本发明提供一种硅晶片上快速形成八边形金字塔结构的方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种硅晶片上快速形成八边形金字塔结构的方法，具体包括以下步骤：

步骤A、对硅晶片进行RCA式清洗；

步骤B、将含有以下碱性化合物NaOH、KOH、Na2SiO3、IPA和HF在玻璃烧杯中制成碱性刻蚀溶液，将盛有碱性刻蚀溶液的烧杯浸在油浴中，使碱性刻蚀溶液在81℃间接加热；

步骤C、将硅晶片放入盛有碱性刻蚀溶液的烧杯中进行蚀刻；

步骤D、将完成蚀刻的硅晶片用去离子水超声清洗，然后用氮气进行吹干，并在100℃的热板上进行干燥。

进一步，硅晶片为n型单晶硅，其晶向指数为100，尺寸为20毫米×20毫米，厚度为200±10μm，以及电阻率为0.1～0.3Ω/平方厘米。

进一步，RCA式清洗具体包括以下步骤：

步骤A1、将硅晶片分别放入丙酮、异丙醇和去离子水中在75℃下超声处理5分钟；

步骤A2、将处理后的硅晶片在加压氮气中干燥；

步骤A3、将干燥后的硅晶片在100℃的热板上烘干。

进一步，步骤B中的碱性刻蚀液在81℃间接加热时将玻璃烧杯盖住，使蒸发IPA冷凝。

进一步，油浴温度在80℃～82℃之间变化时，在玻璃烧杯中插入一个温度计来监测溶液温度，并对溶液进行搅拌。

进一步，温度计对溶液进行搅拌的速度为200rpm。

进一步，步骤C中对硅晶片进行蚀刻的时间为10到30分钟。