多晶硅太陽電池的酸腐蝕絨面技術(shù)

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1、多晶硅太陽電池的酸腐蝕絨面技術(shù)綜述王濤，王正志（國防科技大學(xué)自動化學(xué)院，湖南長沙４１００７３）摘要：比較了幾種多晶硅太陽電池的絨面技術(shù)，重點(diǎn)介紹了目前研究和應(yīng)用較多的酸腐蝕技術(shù)。給出了該技術(shù)的基本原理、一般的絨面特征、常見的一些改進(jìn)和對蝕刻時間的優(yōu)化。這對于相關(guān)領(lǐng)域的研究人員具有參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：多晶硅絨面；酸腐蝕；表面特征中圖分類號：ＴＭ９１４．４文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：１００２－０８７Ｘ（２００６）１２－１０２０－０３ＳｕｍｍａｒｙｏｎａｃｉｄｉｃｔｅｘｔｕｒｉｎｇｏｆｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓＷＡＮＧＴａｏ，ＷＡＮＧＺｈｅｎｇ－

2、ｚｈｉ（ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＣｏｌｌｅｇｅ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｓｈａＨｕｎａｎ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｖｅｒａｌｔｅｘｔｕｒｉｎｇｍｅｔ———————————————————————————————————————————————ｈｏｄｓｆｏｒｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅａｃｉｄｉｃｔｅｘｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅ

3、ｄ．Ｔｈｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｇｅｎｅｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｖｅｌｖｅｔ，ｓｅｖｅｒａｌｆａｍｉｌｉａｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｅｔｃｈｉｎｇｔｉｍｅｗｅｒｅｓｈｏｗｎ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｕｓｅｆｕｌｆｏｒｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｗｈｏｅｎｇａｇｅｄｉｎｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｆｉｅｌｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｔｅｘｔｕｒｅ；ａｃｉｄｉｃｅｔｃｈｉｎｇ；ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ目前，太陽能

4、光伏市場中多晶硅（ｍｃ－Ｓｉ）太陽電池所占據(jù)的份額是最大的。根據(jù)ＰＶ－ＴＲＡＣｏｆＥＵＲＯＰＥＡＮＣＯＭＭＩＳ－ＳＩＯＮ發(fā)表的題為“ＡＶｉｓｉｏｎｆｏｒＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎ２００５”的展望報(bào)告，ｍｃ－Ｓｉ太陽電池在２００５年的世界太陽電見圖１。池市場中占的份額是５８％［１］，但是，ｍｃ－Ｓｉ太陽電池的效率總體上沒有單晶硅太陽電池的高。這主要是由于兩個原因：一方面單晶硅材料本身的有效少數(shù)載流———————————————————————————————————————————————子壽命比ｍｃ－Ｓｉ材料的高；另一方面，單晶硅太陽電池表面的陷光效果

5、要優(yōu)于ｍｃ－Ｓｉ。因?yàn)樯贁?shù)載流子壽命是由于材料本身的特性決定的，當(dāng)材料選定后就很難改變，所以，要縮?。恚悖樱樘栯姵嘏c單晶硅太陽電池之間效率上的差距，提高ｍｃ－Ｓｉ表面對光的吸收是最有希望的辦法，也就是采用絨面技術(shù)。目前，已經(jīng)出現(xiàn)的ｍｃ－Ｓｉ絨面技術(shù)主要有機(jī)械刻槽［２］、等離子蝕刻［３￣５］和各向同性的酸腐蝕［６］。機(jī)械刻槽的絨面方法要求硅片厚度在２００ｍｍ以上，因?yàn)榭滩鄣纳疃纫话阍冢担埃恚淼牧考壣希郏罚?，所以它對硅片的厚度要求很高，這樣的技術(shù)會增加材料成本。等離子蝕刻制備出絨面的陷光效果是非常好的，但是，它需要相對復(fù)雜的處理工序和昂貴的加工系統(tǒng)，不能滿足大批量生產(chǎn)的要求

6、［７］。酸腐蝕絨面技術(shù)可以比較容易地整合到當(dāng)前的太陽電池處理工序中，它應(yīng)用起來基［８］圖１主要的太陽電池在２００５年世界光伏市場中的份額Ｆｉｇ．１Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｉｎｗｏｒｌｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍａｒｋｅｔｏｆ２００５１酸腐蝕法制備絨面的基本原理目前廣泛使用的酸腐蝕溶液是以ＨＦ－ＨＮＯ３為基礎(chǔ)的水溶液體系，為了控制化學(xué)反應(yīng)的劇烈程度，有時還加入一些其他的化學(xué)———————————————————————————————————————————————品。但是，基本的化學(xué)反應(yīng)是不變的，大致的蝕刻機(jī)制是ＨＮＯ３（一種氧化劑）腐蝕，在

7、硅片表面形成了一層ＳｉＯ２，然后這層ＳｉＯ２在ＨＦ酸的作用下去除［７］。酸對硅的腐蝕速度與晶粒取向無關(guān)，因此酸腐蝕又稱為各向同性腐蝕。酸與硅的反應(yīng)可以看作局部電化學(xué)過程，在反應(yīng)發(fā)生的地方形成了陽極和陰極，反應(yīng)的過程中有電流在它們之間流過。陽極是硅的溶解反應(yīng)，陰極是ＨＮＯ３的消耗反應(yīng)，陽極、陰極及總的反應(yīng)可本上是成本最低的，是最有可能廣泛應(yīng)用的ｍｃ－Ｓｉ太陽電池絨面技術(shù)。收稿日期：２００６－０５－２３作者簡介：王濤（１９８２—），男，山東省人，碩士生，主要研究方向?yàn)樘柲芄夥夹g(shù)；王正志（１９４５—），男，教授，博士