太阳能电池多晶硅复合绒面的制备及其润湿性研究-刘相局-山东建筑大学.pdf-solarbe文库

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山东建筑大学硕士学位论文题目太阳能电池多晶硅复合绒面的制备及其润湿性研究计学位论文70页表格9个插图56幅评阅人学院院长 j生越学位论文完成日期2Q昼生垒目釜万方数据原创性声明本人郑重声明所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。学位论文作者签名型l盘丞豳日期沙f6．6．f毛学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定，即山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。学位论文作者签名导师签名易1， 7偶陶够么怒日期冱』左』日期趋缁』刍万方数据山东建筑大学硕士学位论文摘要黑硅是一种具有纳米陷光结构、在可见光范围内具有极低反射率的新型材料。近年来，黑硅减反特性的利用受到r国内外晶硅太阳能电池行业科研人员的普遍关注和研究。在众多黑硅纳米结构的制备方法中，金属辅助化学刻蚀法因所需设备简单、成本低、更容易工业化生产等优点，而备受青睐。本论文采用金属辅助化学刻蚀法，在多晶硅片传统酸制绒绒面上形成纳米结构，获得了微米．纳米复合绒面，并对其减反射性能、光电性能及表面润湿性能进行了研究。本文利用一步法和两步法Ag辅助化学刻蚀在RENA制绒多晶硅片上制备了纳米绒面，显著降低了多晶硅片表面反射率。其中两步法制绒得到的微米．纳米复合绒面反射率可低至5％以下。利用四甲基氢氧化铵TMAH对微米．纳米绒面进行修正刻蚀。随修蚀时间的增加，表面缺陷减少，但硅片表面反射率增加。经优化，获得了平均光电转换效率比对比片高O．21％的多晶硅电池片。本文利用混合酸HNOs．}Ⅲ溶液对微米．纳米绒面进行修正刻蚀，发现硅片表面纳米孔经相互合并最终形成亚微米孔，同时由于水平与硅基体方向的修蚀速度大于垂直基体方向的修蚀速度，小孔的深径比不断减小，最终形成大而浅的孔。在等离子体增强化学气相沉积法PECVD镀膜前，在硅片表面采用臭氧钝化制备Si02层，形成 Si．Si02一S订收结构，有效提高了电池片的转换效率。改变制结磷扩散工艺，控制方阻在 90／[3时，电池转换效率较好。经优化，最终获得的复合绒面电池片平均光电转换效率比对比片稳定提升0．36％。本文针对上述实验中修蚀带来的绒面亚微米孔深径比减小问题，从表面溶液腐蚀基础问题出发，表征了硅片表面润湿性，研究了硅片表面结构以及晶粒晶向对其润湿性的影响，探讨了绒面微米．纳米底部、顶部等部位的刻蚀行为。采用表面活性剂对硅片表面润湿性进行改进，以控制硅片的腐蚀行为，获得所期的绒面结构。研究发现，硅片表面绒面结构尺寸越小，其表面水接触角越大。不同晶粒由于表面能不同，而表现出不同的水接触角。H20z．HF溶液和TMAH溶液刻蚀硅片时，硅片表面容易滞留气泡。利用非离子型表面活性剂吐温系列改善了硅片与水之间的润湿性。在AgN03-HF 溶液中加入Tween．80后，制得了表面深孔较多的微米．亚微米复合绒面。万方数据山东建筑大学硕士学位论文关键词多晶硅太阳能电池，金属辅助化学刻蚀，微米一纳米复合绒面，反射率，光电转换效率，润湿性 Ⅱ 万方数据山东建筑大学硕士学位论文 Investigation Oll Fabrication of Composite Texture and Wettability for MulticrystaHine Silicon Solar Cell Liu XianbuMaterials Physics and Chemistry Directed by Niu Yuchao ABSTRACT Black silicon is a novel material with strongly light trapping nanostructure and having extremely low reflectance in visible light．In recent years，the use of its low reflection performance has attracted great attention of the researchers in crystalline silicon solar cell industry at home and abroad．Among many methods to fabricate the black silicon nanostructures，metal assisted chemical etchingMACEshowed remarkable advantages such as simple equipment，low cost，and is easy to realize the industrialization production．In this paper,the MACE was used to fabricate the nanostructure on multicrystalline silicon wafers surface which textured by the traditional acid method．Then the anti．renection properties and opticelectronic properties and wettability of the composite structures were studied． In this paper,to decrease the reflectance of sil icon’wafer,onestep MACE and twosteps MACE were used for fabricating the nanostmcture texture on the traditional acid textured multicrystalline silicon wafer．The reflectance of micro-nano composite textured silicon,which is fabricated by two-steps MACE，is below 5％．The Tetramethylammonium Hydroxiden出啦solution was used to modify the micro-nano composite texture．The surface reflectance increased as the increase of TMAH modified time．After the process optimization，the average photoelectric conversion efficiency improved by 0．1 3％． The mixed acid solution fHN03-HF solutionWas used for modifying the micronano composite texture．It was found that the nanopores of the silicon surface combined into submicron pores．On account of the etching speed of horizontal is larger than the etching speed of vertical，the depth-diameter ratio of pores would reduce gradually．The Si02 layer WaS fabricated by 03 passivation before Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition HI 万方数据山东建筑大学硕士学位论文 PECVDcoating．The SiSi02-SiN；aacks could improve the photoelectric conversion effficiency effectively．Control the sheet resistance at 90／口by adjusting the process of P diffusion also could improve the photoelectric conversion efficiency effectively．The average photoelectric conversion efficiency of composite textured silicon solar cells was improved by O．36％． In the point of the basic issue of surface etching．the silicon surface wettability was characterized by the surface contact angle，tO solve the problem that the low depth-diameter ratio of micro．submicron pores．The relationship between wettability and surface structures and crystal plain were studied respectively．The etching behavior of the micronano structures top and bottom were discussed．The smaller the structure scales，the smaller the surface water contact angles are．Different crystal plains have different contact angle due to their different surface energy．Gas babbles wb,31“e easily absorbed on the silicon surface when it WaS etching by H20z-HF solution and TMAH solution．The nonionic surfactantTween Serieswas used for improving the wettability between silicon wafer and water．The micro-submicron composite texture with large amount of deeper pores were fabricated by AgN03一I-IF solution with Tween一80 Key Wordsmulticrystalline silicon solar cell，metal assisted chemical etching， micro-nano composite texture，reflectance，photoelectric conversion efficiency,wettability IV 万方数据山东建筑大学硕士学位论文目录摘要． ABSTRACT I IⅡ 第l章绪论 1．1黑硅的简介． 1．2太阳能电池简介． 1．3表面润湿性简介． 1．4本文的研究内容一第2章实验及表征 2．1主要实验原料与设备． 2．2实验方法．第3章多晶硅纳米绒面制备及性能研究 3．1纳米绒面制备及其光电性能研充．． 3．2 TMAH修正刻蚀纳米绒面及其电池性能的研究．． 3．3本章小结第4章混合酸修正刻蚀纳米绒面及电池制备工艺优化 4．1混合酸修正刻蚀纳米绒面一 4．2微米．亚微米复合绒面电性能研究及优化 4．3本章小结第5章硅片表面润湿性研究 5．1硅片表面水的润湿性研究 5．2硅片表面刻蚀液的润湿性研究 5．3表面活性剂对硅片表面润湿性的影响 5．4本章小结．第6章结论和展望 V 动研∞ D动 q D 回∞D 印”印动 90。，固体表面的粗糙结构能够提高其疏水性；对于亲水表面臼知90。，固体表面的粗糙结构能够提高其亲水性。当固体表面为高粗糙或多孔结构时，Wenzel公式右边绝对值大于1，此时 Wenzel方程不再成立。 3Cassie．Baxter模型 1944年，Cassie和Baxter对Wenzel模型进行了拓展，提出了复合式接触晰】，认为，粗糙表面的凹陷填充有空气，水无法进入凹陷内，如图1．1l所示，此时将和液体接触的粗糙表面视为由空气及固体组成的两相异质表面，方程如下 cosO尸BZ cos工cos02 1．3 式中，酽为CassieBaxter表观接触角，石和五分别是水／固体和水／空气接触面积之比，岛和包分别是水和光滑固体表面、水和空气的接触角。当固体表面为高粗糙或多孔结构，石畸o，则彭8--180。，此时液滴在固体表面呈现球形，为完美超疏水状态。万方数据山东建筑大学硕士学位论文赫赫 ]厂]门厂]r]厂]厂]n门几r]厂]厂圈l 10Wenzel模型圈1 1l Cossie-Baxtex模型 l 4本文的研究内容本文对Ag辅助化学刻蚀在微米绒面上制备纳米绒面进行研究和分析。通过TMAH 溶液和混合酸溶液对纳米绒面进行修正刻蚀，以期减少硅片表面缺陷及表面复合，进而增加多晶硅电池的转换效率。研究硅片表面与水、刻蚀液以及表面活性剂问的润湿性，以期对多晶硅制绒工艺以及清洗工艺进行指导。主要内容如下 1对一步法Ag辅助化学刻蚀和两步法Ag辅助化学刻蚀工艺进行研究，在RENA 制绒多晶硅片制备微米一纳米复合缄面，研究不同AgN03浓度及沉积Ag时间对硅片表面反射率的影响，分析微米-纳米复合绒面多晶硅电池片低效的原因。 2对TMAH修正刻蚀微米．纳米绒面制各微米一亚微米绒面进行研究，研究其修蚀时间对硅片表面反射率、形貌及制各成电池片后电性能的影响。 3对混合酸溶液修正刻蚀微米一纳米绒面制备微米．亚微米绒面进行研究，研究沉积Ag时间及Ag催化刻蚀时间对亚微米孔孔径的影响。 4对硅片表面钝化及扩散工艺进行研究，以期获得电池片转换效率的提升。 5对硅片表面与水、刻蚀液和添加剂间的润湿性进行研究，研究晶粒晶向对硅片表面接触角的影响，研究刻蚀液加入添加剂后对硅片表面形貌的影响。万方数据山东建筑大学硕士学位论文第2章实验及表征 2．1主要实验原料与设备所用的主要实验原料与设备分别见表2．1与表2．2 袁2．1主要实验原料万方数据山东建筑大学硕士学位论文 2．2实验方法 2．2．1基片准备实验中使用的多晶硅片是由力诺光伏高科技有限公司提供的未制绒的P型多晶硅片以及RENA制绒后的P型多晶硅片，厚度为1801m1，面积为156mmxl56mm。在实验室进行实验时，将硅片切割成25mmx25mm的小片以便使用。 2．2．2复合绒面制备流程本文多晶硅复合绒面制备流程如图2．1所示。 1微米．纳米复合绒面以RENA制绒片为基片，采用Ag辅助催化刻蚀法制备微米．纳米复合绒面。分为一步法制绒和两步法制绒。将硅片浸入AgN03-H202-HF溶液或分别依次浸入AgN03 ．HF溶液和H202．HF溶液中，在RENA工艺制备的微米级虫洞状绒面上制备纳米绒面，形成微米．纳米复合绒面。其主要目的是利用黑硅的陷光特性降低硅片表面反射率。 2微米．亚微米复合绒面以制备了微米．纳米复合绒面的多晶硅片为基片，采用TMAH修正刻蚀或HN03．HF 溶液修正刻蚀纳米绒面，使纳米孔孔径增加至亚微米级，形成微米．亚微米复合绒面。采用TMAH修正刻蚀前，需要将硅片分别浸入浓I／NOs溶液和稀I-IF溶液以去除纳米孔底部的Ag颗粒和浓HN03溶液氧化生成的Si02层；修正刻蚀后需要采用部分RCA 12 万方数据山东建筑大学硕士学位论文清洗工艺RCA实验室首创半导体清洗技术进一步对硅片进行清洗。采用HNO，．HF 溶液修正刻蚀前，不需要提前清除Ag粒子修正刻蚀后，用l％NaOH溶液去除硅片表面多孔硅，最后用简化的RCA清洗工艺对硅片进一步清洗。 DIWDeionized．Water RENA制绒工艺J 图2．1多晶硅复合绒面制备流程图 2．2．3多晶硅太阳能电池片制备将制备了复合绒面的多晶硅片制备成太阳能电池片，该过程在山东力诺光伏高科技有限公司生产线上完成，最终电学性能测试也在山东力诺光伏高科技有限公司完成。 2．2．4表面形貌表征与性靛测试利用共聚焦显微镜CLSM和扫描电子显微镜SEM对硅片绒面形貌进行表征分析，利用光谱响应测试系统和标准8度角积分式反射仪对硅片表面反射率进行测试分析，利用接触角仪测试表面接触角以及X射线衍射仪对晶粒晶向进行测试分析。万方数据山东建筑大学硕士学位论文第3章多晶硅纳米绒面制备及性能研究目前工业上多晶硅电池片表面损伤层的去除和制绒是通过酸刻蚀同时完成的。酸刻蚀制绒例如RENA制绒工艺得到的微米级绒面为虫洞状，入射光可在虫洞内多次反射，进而增加了光的吸收。而由于该结构尺度较大，反射次数有限，因此制绒后的多晶硅片表面反射率仍然较高，约为23％。在原有微米级绒面的虫洞结构表面上制备一层纳米级的绒面，形成微米．纳米复合绒面，纳米绒面可有效增加入射光的反射次数，进一步降低其反射率。本章采用Ag辅助催化刻蚀的方法，在RENA制绒工艺制备的具有微米级绒面的多晶硅片上制备纳米级绒面，采用TMAH对纳米绒面进行修正刻蚀，研究其电性能。 3．1纳米绒面制备及其光电性能研究 3．1．1纳米结构绒面制备原理 Ag辅助催化刻蚀法制备纳米绒面一般包括两个过程沉积Ag过程和Ag催化刻蚀过程。首先，在硅片表面无电镀沉积一层Ag颗粒，由于Ag／Ag系统能量远低于硅的价带边缘，因此，硅表面附近的Ag离子可以从硅的价带中得到电子而被还原为Ag 粒子，同时硅原子失去电子而被氧化[471。该过程包括阴极反应一一A矿离子的还原式 3．1和阳极反应一一硅原子的氧化式3．2。如P‘o匆川 3．1 Si2H20 ．研oj4日4P一 3．2 随后，在Ag粒子的催化作用下，氧化剂H202在Ag粒子表面由氧化态转变为还原态，并向Ag粒子注入空穴，空穴穿过Ag粒子并氧化与其接触的硅原子形成Si02 并被HF溶解，Ag／Si界面处形成的溶解产物通过扩散进去刻蚀液中，Ag／Si界面处空穴富集，刻蚀速度快，逐渐形成纳米孔，多余空穴扩散至孔壁或无Ag覆盖区域，形成多孔硅如图3．1所示。 Ag粒子上的化学反应硅片表面的化学反应 Ⅳ2D22H斗2H2D2h 3．3 2H。2e‘●Hjg J 14 3．4 万方数据山东建筑大学硕士学位论文尉驰4HF斗SiF44H SiF42HF_H2眠 Ag催化刻蚀过程的总反应厨．1】r2026HF--9H2Si。6十2H护H2h J o 00 o o o oo ‘ o o ÷ 0 0x Rcd o ； l TaimT i i ●· n n ·● 1．占1石。舀i否苔一i．j。 3 51 3 6 f3 7、囤31Ag辅助催化剞蚀原理母 Ag辅助化学刻蚀制绒包括一步法制绒和两步法制绒。一步法制缄是将硅片浸入 AgN03-Hz02-HF溶液中，使得沉积Ag过程和Ag催化刻蚀过程在溶液中同时进行，直接制各出纳米绒面。而两步法制绒则是将硅片授入AgN03一HF溶液中进行沉积Ag 过程和浸入HzOz-HF溶液中进行Ag催化刻蚀过程，分两步制出纳米绒面。 3 l 2一步法制备纳米绒面本节以YoichiroNishimoto的发明专利14．1中所提及的一步法制绒工艺为基础，在 RENA制绒后的多晶硅片上制各纳米绒面。实验中固定AgNOjH20pHF溶液中l-h02 和[IF浓度为1．78M和5 3M，研究了不同AgN03浓度趴及不同刻蚀时间对多晶硅表面反射率的影响。如图3．2所示，当AgN03浓度为0 lmM时，随着刻蚀时间从2rain增加至5min，多晶硅表面平均反射率从17 6％逐渐降低至14 9％，且当刻蚀时间增加至4min后，其表面反射率趋于稳定。AgN03浓度为0 2mM和o 3raM时的反射率曲线分别如图3 3 和3．4所示。当AgN03浓度为0 2mM时，随着刻蚀时间从2min增加至5rain，多品硅表面平均反射率从14 6％逐渐降低至12 3％。当ASN03浓度为0．3raM时，随着刻蚀时间从2rain增加至5rain，多晶硅表面平均反射率从15 2％逐渐降低至14 4％。由于采用一步法制各纳米绒面时，沉积Ag过程和Ag催化刻蚀过程是同时进行的。在同一A时40，浓度下，随着刻蚀时间的增加，多晶硅表面纳米孔深度不断增加，从而降低了多晶硅表面反射率。与此同时，纳米孔壁上沉积的Ag颗粒会催化刻蚀纳米孔壁，万方数据山东建筑大学硕士学位论文从而造成纳米孔的穿透和合并，削弱了纳米孔的陷光效果。当两者达到平衡时，多晶硅表面反射率不再降低而趋于稳定。随着AgN03浓度的增加，沉积Ag的速度会加快，两者会更快的达到平衡，因此AgN03浓度为o 3mM时，刻蚀时间2rain和5min时，反射率降低并不多。 40 35 30 邑25 ∞ g 20 暑罢15 星 10 5 囤3 20 400 500 600 700 800 900 1000 Wavelengh们m 图3．3 0．2raMAgNOa浓度下不同刘蚀时阃的多晶硅表面反舯率曲线 ∞ ∞ ∞ 巧 ∞ 竹 ∞ 0 o 一毋一mucⅢE∞coE 万方数据山东建筑大学硕士学位论文 40 35 30 萝25 4””o 6‰。l珊。署图3．40 3raMAgN03浓度下不同刘蚀时闸的多晶硅表面反射率曲线 3 I 3两步法制备纳米绒面本节实验采用两步法在RENA制绒后的多晶硅片上，制各纳米绒面。试验中固定 AgN03-HF溶液中HF浓度为I 15M、H202一HF溶液配比乜02浓度为0．7M，HF浓度为4M以及Ag催化刻蚀时间为120s。催化刻蚀后，将硅表面残留的Ag颗粒去除后测试其反射率。控制AgN03浓度为0 lmM及其他条件不变，只改变沉积Ag时间60s．180s，观察其对多晶硅表面反射率的影响。如图3 5所示，采用两步法制备了纳米绒面的多晶硅片表面反射率有了较大幅度的降低。随着沉积Ag时间由60s增加至120S，硅片表面反射率由7．70降低至3．9*6。随着沉积Ag时问继续增加至180s，其表面反射率增加至 41％。与一步法制备纳米绒面不同，两步法制绒工艺中沉积Ag过程与Ag催化刻蚀过程是分开进行的，Ag催化刻蚀过程所制备的纳米孔分布基本与沉积Ag过程中Ag颗粒的分布相同，因此两步法制绒工艺所制各的纳米孔形貌更容易控制。在A2催化刻蚀时间一定的情况下，随着沉积Ag时间的增加，硅表面沉积的Ag颗粒数量增加，使得经过Ag催化刻蚀后的纳米孔增多，所以硅表面反射率逐渐降低。当沉积Ag时间达到一定值时，表面Ag颗粒堆积形成枝晶，阻碍了刻蚀溶液与硅基体的接触，进而阻碍了下一步Ag催化刻蚀的进行。所以当沉积Ag为180s时，硅片表面反射率反而有所提升。加．写枷_||。1．。j 涎一淑[}～ ∞ 侣仲 0 0 万方数据山东建筑大学碲士学位论文盯甄1 ”}＼。1mMA93NO120s 弛25}＼～。≤0 11；ra篓MA鞑gNO 1 80|i。；～～一。～～一。l 5静一一～。一J“一’f 9广一一蒹蕊 30}、、 AgN03 0 5mM 60s 蓍2。5}＼h．～～～一竺Ag墨N03lmM竺60s J8 20l ～～～～一。“ 。淞。t l 万方数据山东建筑大学硕士学位论文碍Ag催化刻蚀的进行。所以，当AgN03浓度增加到lmM之后，硅片表面的Ag颗粒在60s之内已经开始堆积形成枝晶，使得硅片表面反射率回升。因此，对于浓度较低的AgN03溶液，可以通过增加沉积Ag时间来获得～定的Ag颗粒沉积量。而对于浓度较高的AgN03溶液，则可以通过适当的减少沉积Ag时间来避免Ag枝晶的产生。 3．1．3微米．纳米复合绒面多晶硅电池制备由于两步法制备的微米一纳米复合绒面陷光作用更好，因此采用两步法Ag辅助化学刻蚀在RENA制绒后的多晶硅片上制备纳米绒面。首先将硅片浸入2mMAgN03．}口溶液HF浓度为1．15M中沉积Ag 15s，用去离子水清洗后浸入H202．}Ⅲ溶液H202 浓度为O．7M，HF浓度为4M中催化刻蚀30s和40s，随后分别用浓HN03和5％HF 溶液清洗硅表面Ag颗粒和Si02层，最后用RCA工艺再次清洗后吹干，准备制备多晶硅电池。采用传统的多晶硅电池制备工艺流程，即制绒、扩散、去磷硅玻璃PSG和刻边、镀减反膜PECVD和印刷烧结。为了保证实验结果的准确性和结果的可比较性，实验所用硅片均采用同一批次的多晶硅片制备电池。对比组为RENA工艺制备的微米绒面多晶硅片。其结果如表3．1所示。袁3．1微米-纳米复合绒面多晶硅电池片与微米绒面电池片结果对比从表3．1中可以看出，具有微米．纳米复合绒面的电池片短路电流比对比组短路电流低3A左右。通常情况下，短路电流的损失主要是由表面反射损失和载流子复合所引起的。而由上一节可知，微米．纳米复合绒面可以有效的降低多晶硅片表面平均反射率进而减少表面反射损失，因此，Isc的损失主要来自于载流子的复合。载流子复合有三种不同的复合机制辐射复合、俄歇复合以及肖克莱．雷德一霍尔复合。辐射复合是指具有较热平衡时更高能态的电子有可能跃迁到空的较低的能态，其全部或大部分初末态问能量差以光的方式发射，该复合机制是LED和激光这类的半导体器件的主要复合方式。俄歇复合是指一个光子与一个空穴复合后，其释放的能量并不是以热能或光子的形式传播出去，而是把它传给了第三个载流子，即在导带中 19 万方数据山东建筑大学硕士学位论文的电子。这个电子接收能量后因为热作用最终又回到导带的边缘。俄歇复合是重掺杂和被加热至高温的材料最主要的复合形式。肖克莱．雷德．霍尔复合也被称为通过复合中心的复合或SRI-I复合，它是指半导体中杂质和缺陷会在禁带间隙中产生允许能级，电子从导带能级弛豫到缺陷能级然后再弛豫到价带，与空穴复合。半导体表面因具有较多结构缺陷而属于该复合机制。图3 7为多晶硅微米．纳米复合绒面截面图。图中所示的整个曲面为RENA制绒工艺制备的微米级绒面，在该微米绒面上，分布有大量的纳米结构绒面。由于纳米结构具有较大的表面积，从而引入了大量的表面缺陷，增加了SRH复合速率；同时。在扩散过程中，谚纳米结构层的掺杂浓度较高，容易形成电学死层dead layer，加剧了俄歇复合。由此可见，电池片的Isc损失严重主要是由表面纳米结构导致的复合引起的。实验组开路电压Uoc要比对比组低O 5V左右，其主要原因是由于实验组串联电阻 Rsh较小。Rsh主要与电池边缘漏电、电池表面污染或耗尽区内的复合电流有关。纳米结构所带来的较高的载流子复合率使得实验组具有较小的Rsh。同时从表3 l中可以看出，实验组电池片的漏电流系数lrevl较高，由此可见，实验组的漏电也是导致电池片效率较低的主要因素之一。图3 7多晶硅徽米-纳米复合蛾面截面图在多晶硅电池的制各过程中，采用PECVD镀制的siM膜可用于防反射、体钝化万方数据山东建筑大学硕士学位论文和表面钝化的作用，良好的钝化效果可以有效的抑制表面复合及俄歇复合的作用[49，50l。由于PECVD对于小孔内部的钝化效果较差，不能达到抑制表面复合和俄歇复合的作用，所以，这同样会导致电池片效率的降低。 3．2 TMAH修正刻蚀纳米绒面及其电池性能的研究由3．1．3小节可知，由于纳米绒面具有较大的表面积，会引入了大量的复合中心，在后续的扩散过程中，该纳米绒面容易形成具有较高掺杂浓度的死层，使得俄歇复合占据主导地位，同时不利于硅表面的钝化。因此在制备多晶硅电池前，需要对该纳米绒面进行优化处理，降低其表面积。本节采用TMAH对两步法制备的纳米绒面进行修正刻蚀扩大纳米孔孔径，一方面可以提高Ag颗粒的清洗效率，另一方面可以降低多晶硅表面的缺陷，使其能够更好的匹配传统的多晶硅电池制备工艺。 3．2．1 TMAH修正刻蚀纳米绒面采用2mMAgN03一HF溶液I-IF浓度为1．15M沉积Agl5s，H202．HF溶液H202 浓度为o．7M，I-IF浓度为4M催化刻蚀30s，在RENA制绒后的多晶硅绒面上制备了纳米绒面的多晶硅片作为基片。 RENA制绒片以及经不同时间TMAH修蚀0s、45s、150s、180s和300s后的多晶硅片表面形貌如图3．8所示。与RENA制绒片相比，制备了纳米绒面的多晶硅片 TMAH刻蚀0s表面具有大量纳米孔，而由于本论文中所使用的激光共聚焦显微镜水平方向分辨率为0．129in，Z轴方向分辨率为0．01pm，所以无法清晰看出尺寸更小的纳米孔结构，特别是一些深孔，仅可以显示为如图3．8a所示的黑色区域。随着TMAH 刻蚀时间的增加，硅片表面黑色区域逐渐减小，即硅片表面较深的纳米孔逐渐减少。当TMAH刻蚀时间增加至300s时，从图3．8f中可以看出，硅片表面黑色区域基本消失，而且硅片表面并没有明显的小孔结构。这说明在硅片表面纳米孔孔径增加到该显微镜可以辨认的程度之前，纳米孔层已经被TMAH刻蚀掉。图3．9为不同n础m刻蚀时间下的多晶硅表面反射率曲线，TMAH浓度为0．025M。从图中可以看出，经过两步法制绒后，多晶硅表面平均反射率从23．1％降低至9．1％。当TMAH刻蚀时间小于45s时，硅片表面反射率无明显提升。当TMAH刻蚀时间大于 60s后，硅片表面反射率基本上随着刻蚀时间的增加而均匀增加，当TMAH刻蚀时间达到300s时，硅片表面平均反射率升高至22．7％。 2l 万方数据山东建筑大学磺士学位论文凰3 8 RENA制缄片goWN TMAH刺蚀时间下的硅*袁自CLSM圈 a’RENAbTMAH 0sc．TMAH45sdTMAHl50se TMAHl80s￡TMAH 300s 万方数据