扫码添加微信，获取更多半导体相关资料
表面纹理化是通过增加光捕获来提高硅基太阳能电池转换效率的方法之一，采用含异丙醇(IPA)和水合肼的氢氧化钠（氢氧化钠）碱性蚀刻溶液对p型硅（100）表面进行各向异性纹理，用反射光谱仪研究了蚀刻晶片的光学性能，用扫描电镜(SEM)对其进行了表面形貌研究，并且研究了氢氧化钠浓度对蚀刻晶片的影响，通过应用最佳浓度的碱性溶液（氢氧化钠）得到了表面反射率的最佳值。
采用电阻率范围为1-35Ωcm的高掺杂p型硅（100）晶片作为衬底，实验在厚度为250微米的正方形样品(20mm×20mm)上进行，在蚀刻之前，使用传统的RCA方法对硅表面进行化学清洗，以去除表面上的颗粒物，采用该方法，将底物依次在1：1：5的NH4OH：按体积)H2O2：H2O中浸泡10分钟，HF1：50（按体积）H2O20s，然后在盐酸：过氧化氢：水的1：1：6（按体积）中浸泡10分钟，然后用去离子水(DI)清洗样品。
用两步化学蚀刻工艺制备了硅锥体结构：在第一步，将硅衬底浸于异丙醇（丙醇）、氢氧化钠和水合肼的混合物中，在85°C下浸泡1小时；第二步，将样品浸泡在室温下的氯化氢(盐酸，0.1M)中24h，在硅的纹理形成过程中，羟基离子（OH-）与两个硅悬垂键结合，硅氧键使两个硅背键变弱，因此，形成了氢氧化硅配合物，经过这个过程，形成了单硅酸。
图2
蚀刻表面的形貌与温度、浓度溶液、蚀刻时间、原子缺陷和硅晶片的晶体取向等参数有关，其中最重要的参数之一是原子在硅晶格中的位置，图2显示了由米勒指数所描述的不同的硅晶体平面，（111）平面上的硅原子密度高于（100）平面上的密度，因此（100）平面很容易溶解在蚀刻剂中，而（111）平面对蚀刻剂的阻力更强，这些平面的蚀刻速率较慢。因此，通过（100）晶体取向的各向异性蚀刻，形成了硅的微金字塔，碱性的蚀刻温度为85°C，氢氧化钠浓度在1~3wt.%之间变化，而IPA和肼浓度保持不变。
图3显示了在NaOH-IPA溶液中蚀刻的硅晶片的扫描电镜显微图。图中的数据3(a)和3(b)分别为含有1和2%氢氧化钠的蚀刻硅晶片的锥体结构，在这些图中，可以看到小的微金字塔。然而整个表面并没有被金字塔所覆盖，这是由于蚀刻溶液浓度低，图3(c)表明，应用较高浓度的氢氧化钠(3wt.%)可以改善金字塔的大小和均匀性，对于这个样品，微金字塔覆盖了硅衬底的整个表面。
图3
表面光学特性在太阳能电池的应用中起着重要的作用，一般来说，纹理化过程会降低抛光硅的光反射率，对裸硅的光谱也进行了比较，与裸硅相比，锥体纹理在可见光区域的反射率相对较低，氢氧化钠值为3wt.%的样品的反射率值最小，在较高的波长中，反射光谱之间的差异甚至更大。为了降低可见光范围内结晶硅表面的反射光谱，采用化学蚀刻工艺制备了硅微锥体纹理，具有高均匀性的硅金字塔具有较高的抗反射性能。因此，它可以在高效硅基太阳能电池中有潜在的应用。本报告通过在蚀刻溶液中应用不同浓度的氢氧化钠，优化了硅微锥体结构的形成。