多晶Si太阳电池新型制绒工艺研究

提出一种采用二次酸腐蚀的多晶Si制绒新方法,首先在HF/HNO3的富HNO3体系中对Si片进行一次腐蚀,之后在富HF体系中进行二次腐蚀,以优化表面织构,减少光在Si表面的反射损失。制绒后,用扫描电子显微镜(SEM)对Si片进行了表面形貌分析,用Carry 5000紫外-可见-近红外分光光度计测量反射谱线,得到未镀减反射膜(ARC)的二次腐蚀制绒的最低反射率为20.34%,比一次腐蚀制绒(22.70%)低2.36%。将二次腐蚀新工艺应用于太阳电池工业制备中,对电池输出参量进行检测分析。结果表明,经过二次腐蚀工艺处理的太阳电池开路电压(VOC)、短路电流(JSC)和效率η均比采用一次腐蚀工艺的太阳电池有不同程度的提高,制成的太阳电池最高效率为14.93%。     

MCZ—Si与太阳电池

本文从阐述MCZ(Magnetic·field·applied CZ)-Si相对于CZ-Si的优点出发,预期用MCZ-Si制作的太阳电池应比CZ-Si太阳电池具有更高的转换效率.事实证明,利用相近原始参数的MCZ-Si和CZ-Si,在相同的工艺条件下,一同制作太阳电池,测试结果表明,前者的性能明显地优于后者.由此,可望MCZ-Si将成为制作太阳电池的一种好材料.     

光陷阱在晶硅太阳电池中的应用

为了提高太阳能电池的转换效率和降低成本，采用光陷阱是一种很有效的方法，如多孔硅可使入射光的反射率减小到5％左右。对实验室和国外几种实用性很强的光陷阱结构，如金字塔绒面、多孔硅、压花法、溶胶-凝胶等及其制作方法进行了综述。     

多孔硅研究的发展

多年来．人们对多孔硅的制备方法、微结构特征及其化学成分、发光特性以及发光机制等方面做了深入的研究和探讨．文章对这几个方面的研究工作做了介绍．并对目前的研究状况和应用研究中存在的问题进行了分析。制备出均匀性好、发光效率高、性质稳定、机械强度较高的多孔硅是促进其实用化进程的基本途径。人们对多孔硅进行大量研究的目的主要在于获得硅发光集成装置．另外多孔硅的应用研究也体现在光电子器件、光学器件和传感器件3个方面。多孔硅在微电子学、晶片机械加工、生物工艺学等领域也具有潜在的应用价值．     

多孔硅研究的新进展

多孔硅研究的新进展陈乾旺李新建朱警生周贵恩李晓光张裕恒（中国科学院中国科学技术大学结构分析开放研究实验室，合肥２３００２６）自１９９０年Ｃａｎｈａｍ发现多孔硅发射可见光的现象以来，人们对多孔硅的形成机理、发光机制和可能的技术上应用作了大量的工作。然而...     

多晶Si太阳电池表面酸腐蚀制绒的研究

研究了采用HF和HNO3非择优腐蚀多晶硅表面制备绒面的机理。通过实验分析了酸混合液的体积浓度配比、添加剂、温度和时间等因素对腐蚀速率和腐蚀后表面形貌的影响;总结出了多晶Si的酸腐蚀规律,得到了制备理想绒面的酸混合液体积配比(V(HF):V(HNO3):V(CH3COOH)=1∶12∶6)。在此基础上提出了优化设计方案:采用廉价的水代替醋酸作为缓蚀剂,腐蚀过程置于超声槽中进行,利用超声波的振动使反应生成的气泡快速脱离多晶Si片表面,同时使腐蚀液浓度分布更加均匀,从而制备出效果更佳的多晶Si绒面。     

多孔硅的光电性质及在太阳能电池中的应用

论述了多孔硅电化学和化学的腐蚀机理以及多孔硅的光电性质,提出多孔硅在太阳能电池应用中存在的一些实际问题。     

多孔硅及其在SOI技术中的应用研究

对多孔硅的形成规律、微观结构作了系统的研究。采用ｎ＾－／ｎ＾＋／ｎ＾－掺杂结构工艺途径实现了硅岛宽度大于１００μｍ、硅膜单晶性好、硅膜厚度为２００ｎｍ到几μｍ范围的多孔氧化硅ＳＯＩ材料。用该材料研制的新型ＳＯＩ／半导体压力传感器具有灵敏度高、工作温度范围宽等特点。     

用于光子晶体的多孔硅制备条件研究

利用扫描电镜观察了不同电压强度、腐蚀液浓度条件下制备的用于二维光子晶体的多孔硅的微观形貌。研究表明在恒压供电模式下更有利于硅基二维光子晶体的制备;随着腐蚀电压强度的增长,孔径和孔深都呈现增长的趋势,增长的幅度逐渐减小,腐蚀效率比的增长幅度也有逐渐变小的趋势;随着腐蚀溶液浓度的减小,腐蚀速率在降低,但腐蚀效率比在增大,虽然多孔硅的生长速度变慢,但是多孔硅的质量更好。     

双槽电化学腐蚀法制备多孔硅的研究

论述了多孔硅的特点和制备方法,简单介绍双槽电化学腐蚀法的特点,并采用双槽电化学腐蚀法成功制备了多孔硅。多孔硅的扫描电镜(SEM)照片表明,孔径尺寸小,均匀性好,腐蚀结构规则。实验结果表明,衬底导电类型影响着多孔硅的制备条件。     

NaOH-NaClO腐蚀液制备太阳电池用多晶硅绒面的研究

介绍了一种采用NaOH-NaClO混合腐蚀液制备多晶硅绒面的新方法。研究结果表明,当VNaOH:VNaClO=1:3,NaOH浓度为17%,腐蚀温度为80℃,腐蚀时间为20min时,能够得到均匀的沟壑状凹坑多晶硅绒面,腐蚀后硅片表面的反射率与未腐蚀的硅片表面的反射率相比,降低近30%。另外,与传统的HF:HNO3酸腐蚀工艺相比,这种新型腐蚀工艺不仅可以获得反射率更低的多晶硅绒面结构,而且反应过程中产生的具有高度活性的氯离子可以作为很好的吸杂剂,降低一些有害的金属杂质的活性以提高太阳电池的开路电压,同时也省去了在产业化生产过程中的盐酸处理,从而改善了生产环境。     

用于太阳能电池的多晶硅激光表面织构化研究

介绍了利用激光制备多晶硅表面织构的研究结果。采用激光在硅片表面刻蚀,然后利用化学方法去除残渣和损伤,制得均匀的表面陷光结构。通过扫描电子显微镜,HitachiU-4100分光光度计和Semilab WT2000少子寿命仪分析了表面织构化后硅片的表面形貌、反射率和少子寿命。通过调节激光和化学腐蚀参数得到很好的陷光效果,表面反射率最低可以降到约10%。但是激光刻蚀对硅片性能仍有一定损伤,有待改进。激光表面织构为多晶硅的减反射处理提供有效的途径。     

多晶硅太阳电池酸腐表面织构的研究

采用酸腐多晶Si片的方法,获得了各向同性的表面织构.酸腐蚀液选取HF-HNO3混合溶液,并用H3PO4进行改良.分别利用扫描电镜(SEM)和光谱响应系统,分析了腐蚀后多晶Si片的表面形貌和反射率.结果表明,酸腐多晶Si表面分布均匀的蚯蚓状腐蚀坑,反射率很低,在等离子增强化学气相沉积(PECVD)Si3N4减反射膜后,反射率大大下降.     

多孔硅的不稳定性对太阳电池的影响

研究了多孔硅（PS）的特性及其在太阳电池上的应用,并对PS太阳电池性能以及由于PS的不稳定性对电池产生的影响进行了研究。实验表明,将PS的光致发光（PL）以及减反射特性应用于太阳电池能有效提高电池的效率,同比提高了T83．89％,效率为14．73％,但其不稳定性对电池效率的影响较为明显。     

飞秒激光刻蚀增强非晶硅薄膜太阳电池性能的研究

通过恒速移动线偏振飞秒激光焦点对非晶硅(a-Si) pin型薄膜太阳电池n型硅膜表面进行绒化刻蚀处理,形成不同周期间隔“凹槽”状结构.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对刻蚀后薄膜表面形貌进行了表征,证实了刻蚀区域表面能够诱导晶态多孔微结构形成.比较了飞秒激光刻蚀前后a-Si太阳电池的光电转换效率(η)、开路电压、短路电流密度和填充因子.结果表明,当飞秒激光脉冲能量为0.75 J/cm2、刻蚀周期间隔为15μm时,太阳电池光电转换效率达到14.9％,是未经过激光刻蚀处理电池光电转换效率的1.87倍.同时,反射吸收谱表明,电池表面多孔“光俘获”微结构的形成对其光电转换效率的提高起到了关键作用.     

太阳能电池单晶Si表面织构化的工艺改进

通过实验分析Na2SiO3和Na3PO4混合溶液对〈100〉晶向的单晶Si片的各向异性腐蚀过程,探讨了Na2SiO3溶液和Na2SiO3、Na3PO4混合溶液对表面织构化的影响机制,并且对制绒前Si片的电化学清洗过程和混合溶液的反应温度和反应时间等参数的变化对金字塔绒面微观形貌的影响做了分析。最终通过大量实验得到,用质量分数为4%的Na2SiO3和2%的Na3PO4混合溶液在78℃腐蚀60min,单晶Si片表面可获得最佳反射率为11.98%的减反射绒面。单晶Si片表面的反射率优于单独使用Na2SiO3溶液腐蚀,更重要的是制得了很好的均匀性表面。     

多晶黑硅表面微结构对电池效率的影响

采用Ag离子辅助化学刻蚀法制备了多晶黑硅薄片,使用NaOH溶液处理多晶黑硅表面,增大其表面纳米孔直径,使SiNx薄膜能够均匀覆盖整个黑硅表面,提高黑硅的钝化效果,进而提高多晶黑硅电池光电转化效率.通过反射谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、太阳电池测试系统等测试和表征不同扩孔时间对多晶黑硅各方面性能的影响.结果表明:未被NaOH扩孔处理的多晶黑硅的反射率最低,为5.03％,多晶黑硅太阳电池的光电转化效率为16.51％.当多晶黑硅被NaOH腐蚀40 s时,反射率为10.01％,电池的效率为18.00％,比普通多晶硅太阳电池的效率高2.19％,比未被扩孔处理的多晶黑硅太阳电池的效率高1.49％.