单晶绒面.ppt

关于单晶硅各向异性腐蚀机理的讨论关于单晶硅各向异性腐蚀机理的讨论??摘要摘要: : 在单晶硅太阳能的制备工艺中在单晶硅太阳能的制备工艺中, ,经经常利用碱溶液对各个晶面腐蚀速率不同常利用碱溶液对各个晶面腐蚀速率不同, ,在硅片表在硅片表面形成类似面形成类似““金字塔金字塔””状的绒面状的绒面, ,降低反射率本文研降低反射率本文研究了究了( (氢氧化钠氢氧化钠+ +乙醇乙醇) )混合体系对混合体系对(100) (100) 晶面的单晶面的单晶硅片的各向异性腐蚀过程描述了随着氢氧化钠晶硅片的各向异性腐蚀过程描述了随着氢氧化钠的含量、乙醇的含量反应时间及温度的变化,金的含量、乙醇的含量反应时间及温度的变化,金字塔绒面微观形貌和硅片表面变化的情况及金字字塔绒面微观形貌和硅片表面变化的情况及金字塔的成核分析了各工艺参数影响绒面质量的机塔的成核分析了各工艺参数影响绒面质量的机理,总结出适宜的工艺参数。理,总结出适宜的工艺参数。绒面的绒面的作用作用为了提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率为了提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率, , 工业生产中通常采用碱与醇的混合溶液对工业生产中通常采用碱与醇的混合溶液对(100) (100) 晶晶面的面的单晶硅片的各项异性腐蚀在表面形成类单晶硅片的各项异性腐蚀在表面形成类似似““金字塔金字塔””状的绒面状的绒面, ,有效增强硅片对入射有效增强硅片对入射太阳光的吸收太阳光的吸收, ,从而提高光生电流密度从而提高光生电流密度。。理想质量的绒面理想质量的绒面对于既可获得低的对于既可获得低的表面反射率表面反射率, ,又有利于太阳又有利于太阳能电池的后续制作工艺绒面能电池的后续制作工艺绒面, , 应该是金字塔大小均匀应该是金字塔大小均匀, ,单单体尺寸在体尺寸在 10~20 10~20 微米之间微米之间, ,相相邻金字塔之间没有空隙邻金字塔之间没有空隙, , 即即覆盖率达到覆盖率达到 100% 100% 。。如图如图! !控制理想绒面的形成因素控制理想绒面的形成因素理想质量的绒面的形成理想质量的绒面的形成, ,受到了诸多受到了诸多因素的影响因素的影响, ,例如原材料的特性、制绒液例如原材料的特性、制绒液的组成、各组分的含量、温度、反应时的组成、各组分的含量、温度、反应时间等。为了维持生产良好的可重复性, 间等。为了维持生产良好的可重复性, 并获得高的生产效率并获得高的生产效率, ,要求我们比较透彻要求我们比较透彻的了解绒面的形成机理的了解绒面的形成机理, ,控制对制绒过程控制对制绒过程影响较大的因素影响较大的因素, ,在较短的时间内形成质在较短的时间内形成质量较好的金字塔容面量较好的金字塔容面. . 绒面生长的原理绒面生长的原理在高温下在高温下, ,硅与碱发生如下的化学反应硅与碱发生如下的化学反应: :Si+2OH Si+2OH - -+H +H 2 2O = SiO O = SiO 3 3+2H +2H 2 2对于晶体硅对于晶体硅, ,由于各个晶面的原子密度由于各个晶面的原子密度不同不同, ,与碱进行反应的速度差别很大与碱进行反应的速度差别很大, ,也就是我们也就是我们通常说的通常说的(110) (110) 面面(111) (111) 面的腐蚀从而面的腐蚀从而在表面形在表面形成类似成类似““金字塔金字塔””状的绒面。状的绒面。绒面生长的绒面生长的基本基本参数参数用氢氧化钠加乙用氢氧化钠加乙醇醇, ,在在80-83 80-83 度之间度之间, ,时间时间 30-40 30-40 min min 左右左右, ,根据原材料根据原材料的特性来配液就可以做出的特性来配液就可以做出质量较好的容面。质量较好的容面。氢氧化钠的含量对绒面的影响氢氧化钠的含量对绒面的影响经过相同时间的生长,氢氧化钠的浓度越高,晶经过相同时间的生长,氢氧化钠的浓度越高,晶字塔的体积越大。而制绒液的腐蚀性随氢氧化钠字塔的体积越大。而制绒液的腐蚀性随氢氧化钠溶液浓度变化而变化得比较显著,浓度高的氢氧溶液浓度变化而变化得比较显著,浓度高的氢氧化钠溶液与硅进行化学反应的速度加快,反应相化钠溶液与硅进行化学反应的速度加快,反应相同时间后,金字塔的体积更大。当氢氧化钠的浓同时间后,金字塔的体积更大。当氢氧化钠的浓度超过了一定的界限,溶液的腐蚀力度过强,绒度超过了一定的界限,溶液的腐蚀力度过强,绒面会越来越差,直至出现类似面会越来越差,直至出现类似““抛光抛光““的效果。相的效果。相比于乙醇,有利于绒面生长的氢氧化钠溶度范围比于乙醇,有利于绒面生长的氢氧化钠溶度范围比较小,这就要求生产过程中要严格控制溶液中比较小,这就要求生产过程中要严格控制溶液中的氢氧化钠溶度。的氢氧化钠溶度。乙醇在制绒液中的作用乙醇在制绒液中的作用通过实践了解,我认为乙醇在通过实践了解,我认为乙醇