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《半导体光电 年月第卷第 期 潘 淼 等: 低成本多晶硅片表面织构的研究 低成本多晶硅片表面织构的研究 潘 淼 ,李艳华 ,陈 朝 厦门大学 .物理与机电工程学院; .能源研究院,福建 厦门; .福建省半导体照明工程技术研究中心,福建 厦门 摘 要: 采用化学腐蚀液织构了经磷吸杂处理后的多晶硅片。利用分析了化学腐蚀 后多晶硅表面形态,并通过反射谱测试分析了多晶硅片表面的陷光效果。实验结果表明:经酸腐蚀 后的样品表面分布着均一的“蚯蚓状”的腐蚀坑,且反射率较低。在 波长范围内,反 射率可达 . ;生长了薄膜后,反射率减小至 . ,比原始硅片的反射率低 . 。 关键词:低成本多晶硅;磷吸杂;织构;酸腐蚀 中图分类号: . 文献标识码: 文章编号: ? ? ? ?,, ?。?。.; . , ,,; . , ,: ,? ? . , . ? ?, . .. , . , . . :?; ; ; 因此制备的电池的光电转换效率相对较低。 引言 提高硅太阳电池光电转换效率的方法有很多, 光伏产业的迅速发展】 ,使得对太阳能级硅的 例如:各种吸杂、钝化、表面制绒等,其中表面制绒技 需求急剧增长,各国都在努力开发制备太阳能级硅 术就是一项比较简单易行的方法。虽然关于多晶硅 的新技术。冶金法则是目前发展的制备太阳能级硅 表面织构的研究已有很多报道 ,但不同多晶硅 的一种最有前景的方法之一。其优点是投资少、成 材料的织构条件是不一样的,而且利用冶金法多晶 本低、污染少,缺点是工艺不成熟、没有现成的设备、 硅材料完成表面织构的同时,也完成去除损伤层以 产品的纯度和电阻率较低 一般在 . ~ , 及去除吸杂层的工艺至今未见报道。 本文利用化学腐蚀液对磷吸杂处理后的冶金法 收稿日期: ? ? . 多晶硅片进行表面织构,并同时完成了去除损伤层 基金项目:国家自然科学基金项目 ;福建省重大 专项项目 ? . 以及吸杂层。通过和反射谱测试对实验结果. . 进行了讨论。 速上升,反应速率加快 ,不容易控制腐蚀过程,腐蚀左右就可以使样品减薄左右,但常常会 材料与实验方法 超过我们对腐蚀厚度 的要求;其次随着反 应的进行,溶液变黄,还会放出黄烟,估计是氮氧化 本实验采用厦门大学材料系用冶金法制备的 物气体,会对人体和环境造成危害;此外这种腐蚀体 型多晶硅片,厚度约 ,面积为 ,电 系在反应过程中容易在硅片表面形成很深的“针 阻率约为 . ,少子寿命约 . ,用 孔”,如图 所示,肉眼可看到硅片呈现很多锈斑,这 辉光放电质谱 法检测表面样品纯度接近 。 种很深的针孔会成为少数载流子的复合中心以及引 样品首先经过标准的清洗液进行清洗, 起电池漏电,这将严重降低太阳电池的效率。 然后进行磷吸杂处理 ℃, ,处理后样品的少 子寿命可达 左右,之后用 的 去除表面 的磷硅玻璃,再用标准的清洗液进行清洗,清 洗完毕后用氮气吹干,并用烘箱烘干备用。 实验中样品的厚度用电子数显千分尺来测量 精度为 .,样品的反射谱用 ? ? 反射谱测试仪来测量,测试 的波长范围在 。实验中酸的反应是 图腐蚀液处理后样品表面的图 放热反应,为了维持酸腐蚀液的温度 ℃ ,将装有 实验发现采用 腐蚀液也不适宜吸杂处理样 酸腐蚀液的塑料杯浸入大量的冰水混合物中,待腐 蚀液的温度和外面冰水混合物的温度基本一致时开 品的绒面制备。该腐蚀液反应速率较慢 ℃开始 腐蚀速率大约 ~/,虽然比较容易控制腐 始实验,由于冰水混合物的量较大,并且反应时间也 较短,默认为反应的温度为 ℃;实验结束后用大量 蚀过程,但其最优的腐蚀条件是腐蚀,大约去 热、冷去离子水冲洗。 除硅片的厚度仅为 ~ 肚 ,而减薄吸杂样品的最 佳厚度要左右,吸杂层去除不干净会影响最 实验结果和讨论 终电池的效率,甚至严重降低电池的效率。如果继 续腐蚀,直至完全去除吸杂层后,发现硅片表面的腐 . 旧腐蚀液 蚀坑宽度过宽而且深度很浅,硅片表面趋于平整 如 本实验室经过大量的实验发现, № : : 图 所示 ,则绒面效果被破坏,降低了抗反射的作一 : : 腐蚀液 和 № :: 用。。一 : : 】。 腐蚀液 的酸腐蚀液都可以 在类似冶金法多晶硅材料上取得绒面的较佳效果。 其中采用 配方可以在 范围内的平 均反射率约为 . ,比原始切割后的硅片平均反 射率 ., 降低了 . %; 配方可以在~ 范围内的平均反射率从原始硅片 . 降低到 . ,在生长完减反射膜后反射率 仅为 . , 。但这两种腐蚀液配方主要是针对未 图腐蚀液处理后样品表面的图 经磷吸杂处理的冶金法多晶硅样品,不知道磷吸杂 处理后的样品是否也适用,为此我们先进行了这方 . 新腐蚀液 面的研究。