太阳电池用单晶Si表面的织构化研究

在碱溶液各向异性腐蚀单晶硅片制备绒面的过程中,固定反应温度和添加剂体积分数,重点研究了金字塔倾斜角α的大小与反射率间的关系,并分析了反应时间和NaOH溶液的浓度对表面织构的影响.用分光光度计测量了制备绒面的反射率,结果表明,当腐蚀时间为40 min,NaOH质量分数为2.5％时,在400nm～1 100nm波长范围内,...     

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。     

化学腐蚀硅表面结构反射率影响因素的研究

单晶硅片在碱溶液中的腐蚀会引起表面结构的变化,利用紫外可见分光光度计测量硅片表面反射率,发现碱溶液的浓度、腐蚀时间、添加剂的选择（无水乙醇或异丙醇）以及添加剂的浓度均对硅片表面反射率有影响。比较几个因素发现碱溶液的浓度和腐蚀时间对硅片表面反射率影响最大。当腐蚀温度为80℃,NaOH固体浓度为15g/L,添加剂无水乙醇体积分数10%时,腐蚀30min得到硅片反射率最低,达到11.15%。     

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%。     

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％.     

GaAs/Si直接键合用GaAs表面化学活化技术

研究了GaAs/Si疏水性直接键合技术中GaAs表面化学活化关键工艺,对比分析了不同体积分数的HF和HCl溶液作为表面活性处理剂时对GaAs表面进行活化处理的结果。发现用HCl和H2O溶液处理GaAs晶片得到的表面均方根粗糙度要优于用HF处理得到的结果,并且将处理过的GaAs晶片与Si片进行直接键合,发现用HCl进行表面活化的GaAs晶片与Si片键合的成功率要高于用HF进行表面活化的GaAs和Si键合。在200,300和400℃条件下,采用HCl和H2O体积比为1∶10的溶液处理的GaAs晶片与Si片都成功键合,并且200℃条件下键合后的界面质量较好。     

Si片磨削中砂轮粒径对Si片损伤层的影响

在直径300 mm Si片制备中,利用双面磨削技术能为后续加工提供高精度的表面,但Si片损伤层厚度较大.通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对Si片表面及截面进行观察,得到了经不同粒径的砂轮磨削后的Si片的表面及截面形貌、Si片的表面及亚表面损伤层的厚度并进行了分析比较.结果表明,用粒度更小的3000#砂轮磨削,能够有效地降低Si片表面及亚表面损伤层的厚度,为优化300 mm单晶Si片双面磨削工艺、提高Si片表面磨削质量提供了清晰、量化的实验理论依据.     

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。     

表面活性剂在单晶硅太阳能电池片制绒中的作用

表面活性剂在晶体硅电池清洗制绒中具有重要的作用。在现有大规模产业化生产线NaOH＋H2O＋异丙醇（IPA）制绒体系的基础上,研究了复配表面活性剂替代异丙醇的可行性。通过测试不同浓度复配表面活性剂条件下制备得到绒面的表面反射率和SEM形貌图,测试研究结果显示,复配表面活性剂的制绒效果要显著优于以异丙醇（IPA）为添加剂的腐蚀溶液,且复配表面活性剂浓度在略大于临界胶束浓度得到最优实验结果。     

丝网印刷制备黑硅太阳电池及其性能表征

采用纳米金颗粒催化腐蚀的方法在硅片表面制备得纳米多孔结构,实现了1.5%（300-1200 nm）的权重反射率。本文采用OPCl3扩散、丝网印刷制备前后电极及共烧等常规太阳电池工艺来制备黑硅太阳电池,对不同腐蚀深度及不同扩散方阻的黑硅太阳电池片的输出电性能进行了分析,并对制备工艺进行了优化,提高了电池的转换效率,实现了丝网印刷制备12.17%的黑硅太阳电池转换效率。     

On black solar cells or the tetrahedral texturing of a silicon surface

High-efficiency silicon solar cells have been reported that use a surface alteration to reduce reflection. The process here reported purposely alters the cell surface with an anistropic etching in ternary mixtures of KOH, H2O, and ethyl glycol. Wafers were "sensitized" with a carbon compound to insure etching uniformity. It is suggested that the organic compound creates SiC nucleation sites, which in turn facilitates the formation of a tetrahedral structure on the cell surface. This structure promotes multiple interaction of the light beam between millions of pyramids per square centimeter on the surface. The surface geometry increases the light absorption and reduces reflectivity, thus increasing the cell efficiency.     

Efficient nanostructured ‘black’ silicon solar cell by copper‐catalyzed metal‐assisted etching

We produce low‐reflectivity nanostructured ‘black’ silicon (bSi) using copper (Cu) nanoparticles as the catalyst for metal‐assisted etching and demonstrate a 17.0%‐efficient Cu‐etched bSi solar cell without any vacuum‐deposited anti‐reflection coating. The concentration ratio of HF to H₂O₂ in the etch solution provides control of the nanostructure morphology. The solar‐spectrum‐weighted average reflection (R_ave) for bSi is as low as 3.1% on Cu‐etched planar samples; we achieve lower reflectivity by nanostructuring of micron‐scale pyramids. Successful Cu‐based anti‐reflection etching requires a concentration ratio [HF]/[H₂O₂] ≥ 3. Our 17.0%‐efficient Cu‐etched bSi photovoltaic cell with a pyramid‐texture has a R_ave of 3% and an open circuit voltage (V_oc) of 616 mV that might be further improved by reducing near‐surface phosphorus (P) densities. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

碳化硅表面硅改性层的特性研究

为了获得具有高质量光学表面的非球面碳化硅反射镜,需对碳化硅反射镜表面进行改性。介绍了离子束辅助沉积硅的碳化硅表面改性技术。对改性样片表面硅改性层的机械性能、光学加工性、表面粗糙度及反射率等特性进行研究。实验结果表明,碳化硅表面的硅改性层具有优良的机械性能和良好的光学加工性。光学抛光后,碳化硅表面硅改性层的表面粗糙度为0.85nm[均方根(RMS)值],在可见光波段反射率最高可达98.5%(镀银反射膜)。采用数控加工方法对口径为Ф600mm的表面改性离轴非球面碳化硅反射镜进行加工,最终反射镜面形精度的RMS值达到0.018λ(λ=0.6328μm),满足高精度空间非球面反射镜的技术指标要求。     

Selective etching of Si,SiGe, Ge and its usage for increasing the efficiency of silicon solar cells

Dependences of the etch rates for KOH and HF:H₂O₂:CH₃COOH solutions on SiGe layer composition were investigated. The obtained results has been proposed to use for formation of the submicron relief on the silicon surface via selective etching of the structures with Ge(Si) self-assembled nanoislands. In the framework of the proposed approach the Ge(Si) nanoislands serve as a mask for selective etching of Si in a mixture of an aqueous solution of KOH with isopropyl alcohol, followed by the islands removal from the surface by the selective etching in HF:H₂O₂:CH₃COOH. It was demonstrated experimentally that such approach allows to produce the submicron relief on a silicon surface, which leads to the significant decrease of the reflectivity in a wide spectral range. It is believed that the proposed method of surface relief formation can be used to improve the efficiency of the thin-film solar cells based on the crystalline silicon.     

Texturization of mono-crystalline silicon solar cells in TMAH without the addition of surfactant

Etching was performed on(100) silicon wafers using silicon-dissolved tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solutions without the addition of surfactant.Experiments were carried out in different TMAH concentrations at different temperatures for different etching times.The surface phenomena,etching rates,surface morphology and surface reflectance were analyzed.Experimental results show that the resulting surface covered with uniform pyramids can be realized with a small change in etching rates during the et...     

Etching characteristics of Si using surface discharge plasma under Ar/CF4 and He/CF4 conditions

A maskless etching technique that is useful for manufacturing solar cells and microelectronics was examined using surface discharge plasma operated at atmospheric pressure. In this study, in order to investigate the obvious etching characteristics of Si using surface discharge plasma, we observed the grooves obtained by etching Si substrates under He/CF₄ and Ar/CF₄ conditions. The etching rate using Ar was faster than when using He. Further, the choice of gas was found to influence the direction along which etching progressed. Based on the results, the characteristics and mechanisms of Si etching were discussed.     

过硫酸铵在TMAH体硅刻蚀中的作用

为了提高低浓度下四甲基氢氧化铵(TMAH)体硅刻蚀的质量,通过对质量分数为5%的TMAH进行研究,发现合适的过硫酸铵(AP)添加方式和添加量能够在不降低刻蚀速率的条件下提高体硅刻蚀质量。通过SEM,EDS和XRD对AP的作用机理进行深入分析,发现加入AP能使刻蚀底面生成"伪掩膜",并确定其成分为低温石英晶体。这些"伪掩膜"能够选择性地覆盖于刻蚀底面金字塔小丘的交界区域,使刻蚀底面相对凹陷的部分被保护,而金字塔顶相对凸出的部分则被刻蚀,从而在宏观上达到了降低粗糙度的效果。在此基础上得到了"两步法"的优化刻蚀工艺,结合该工艺已成功制备出深度485μm,平均刻蚀速率1.01μm/min,底面粗糙度仅为0.278μm硅杯微结构。     

显示器防护玻璃表面处理技术

采用酸溶液湿法腐蚀和镀制增透、保护膜层的方法，对某型仪表用显示器防护玻璃表面进行了工艺处理，使得表面反射率降低到2％以下，产品可见光波段平均透过率达到86％，表面硬度提高到7．0GPa。产品性能检测和试用情况表明，防护玻璃具有较好的防眩、增透和抗划伤的作用，使用效果良好。