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表面紋理化是通過增加光捕獲來提高硅基太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的方法之一，采用含異丙醇(IPA)和水合肼的氫氧化鈉（氫氧化鈉）堿性蝕刻溶液對(duì)p型硅（100）表面進(jìn)行各向異性紋理，用反射光譜儀研究了蝕刻晶片的光學(xué)性能，用掃描電鏡(SEM)對(duì)其進(jìn)行了表面形貌研究，并且研究了氫氧化鈉濃度對(duì)蝕刻晶片的影響，通過應(yīng)用最佳濃度的堿性溶液（氫氧化鈉）得到了表面反射率的最佳值。
采用電阻率范圍為1-35Ωcm的高摻雜p型硅（100）晶片作為襯底，實(shí)驗(yàn)在厚度為250微米的正方形樣品(20mm×20mm)上進(jìn)行，在蝕刻之前，使用傳統(tǒng)的RCA方法對(duì)硅表面進(jìn)行化學(xué)清洗，以去除表面上的顆粒物，采用該方法，將底物依次在1：1：5的NH4OH：按體積)H2O2：H2O中浸泡10分鐘，HF1：50（按體積）H2O20s，然后在鹽酸：過氧化氫：水的1：1：6（按體積）中浸泡10分鐘，然后用去離子水(DI)清洗樣品。
用兩步化學(xué)蝕刻工藝制備了硅錐體結(jié)構(gòu)：在第一步，將硅襯底浸于異丙醇（丙醇）、氫氧化鈉和水合肼的混合物中，在85°C下浸泡1小時(shí)；第二步，將樣品浸泡在室溫下的氯化氫(鹽酸，0.1M)中24h，在硅的紋理形成過程中，羥基離子（OH-）與兩個(gè)硅懸垂鍵結(jié)合，硅氧鍵使兩個(gè)硅背鍵變?nèi)?/span>，因此，形成了氫氧化硅配合物，經(jīng)過這個(gè)過程，形成了單硅酸。
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圖2
蝕刻表面的形貌與溫度、濃度溶液、蝕刻時(shí)間、原子缺陷和硅晶片的晶體取向等參數(shù)有關(guān)，其中最重要的參數(shù)之一是原子在硅晶格中的位置，圖2顯示了由米勒指數(shù)所描述的不同的硅晶體平面，（111）平面上的硅原子密度高于（100）平面上的密度，因此（100）平面很容易溶解在蝕刻劑中，而（111）平面對(duì)蝕刻劑的阻力更強(qiáng)，這些平面的蝕刻速率較慢。因此，通過（100）晶體取向的各向異性蝕刻，形成了硅的微金字塔，堿性的蝕刻溫度為85°C，氫氧化鈉濃度在1~3wt.%之間變化，而IPA和肼濃度保持不變。
圖3顯示了在NaOH-IPA溶液中蝕刻的硅晶片的掃描電鏡顯微圖。圖中的數(shù)據(jù)3(a)和3(b)分別為含有1和2%氫氧化鈉的蝕刻硅晶片的錐體結(jié)構(gòu)，在這些圖中，可以看到小的微金字塔。然而整個(gè)表面并沒有被金字塔所覆蓋，這是由于蝕刻溶液濃度低，圖3(c)表明，應(yīng)用較高濃度的氫氧化鈉(3wt.%)可以改善金字塔的大小和均勻性，對(duì)于這個(gè)樣品，微金字塔覆蓋了硅襯底的整個(gè)表面。
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圖3
表面光學(xué)特性在太陽(yáng)能電池的應(yīng)用中起著重要的作用，一般來說，紋理化過程會(huì)降低拋光硅的光反射率，對(duì)裸硅的光譜也進(jìn)行了比較，與裸硅相比，錐體紋理在可見光區(qū)域的反射率相對(duì)較低，氫氧化鈉值為3wt.%的樣品的反射率值最小，在較高的波長(zhǎng)中，反射光譜之間的差異甚至更大。為了降低可見光范圍內(nèi)結(jié)晶硅表面的反射光譜，采用化學(xué)蝕刻工藝制備了硅微錐體紋理，具有高均勻性的硅金字塔具有較高的抗反射性能。因此，它可以在高效硅基太陽(yáng)能電池中有潛在的應(yīng)用。本報(bào)告通過在蝕刻溶液中應(yīng)用不同濃度的氫氧化鈉，優(yōu)化了硅微錐體結(jié)構(gòu)的形成。