表面钝化对多晶硅绒面形貌的影响-论文.pdf

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1、第41卷第2期光子学报V01．41No．22012年2月ACTAPH()T()NICASINICAFebruary2012doi：10．3788／gzxb20124102．0236表面钝化对多晶硅绒面形貌的影响王坤霞1，冯仕猛1，徐华天1，单以洪1，田嘉彤1，黄建华2，杨树泉3，黄璐4，周利荣4(1上海交通大学物理系。上海200240)(2上海交通大学林洋太阳能光伏研发中心，上海20l109)(3上海航天技术研究院，上海201109)(4上海神舟新能源发展有限公司，上海201112)摘要：多晶硅表面制绒技术是太阳

2、能光伏产业亟待突破的一个关键技术．本文根据多晶硅强酸制绒的基本原理，提出了表面活性剂钝化多晶硅表面以降低硅原子与酸反应速度从而改善多晶硅绒面形貌的方法．实验研究了不同含量的添加剂对酸液刻蚀多晶硅绒面形貌的影响，用扫描电镜观察对应的绒面结构，用积分反射仪测量其绒面的表面反射率．实验结果表明：加入活性剂后酸液能使多晶硅表面陷阱坑分布更加均匀。并且能有效消除产生漏电流的缺陷性深沟槽，样品表面反射率比较低，其表面反射率降低到21．5％．与传统酸液腐蚀的多晶硅绒面结构相比，陷阱坑密度明显增加，这种方法在多晶硅太阳电池的生产

3、中是有价值的．关键词：多晶硅；绒面技术；陷光效应；反射率中图分类号：TM914．4文献标识码：A文章编号：1004—4213(2012)02—0236—4漏电流．为了改善酸刻蚀过程中速度过快带的一系O引言列I’丌】题，国内外学者对不同缓和剂的酸腐体系做了提高多晶硅太阳能电池转换效率，行之有效的大量研究1二作．如在HF、HN()，和去离子水混合腐方法之一是在硅表面刻蚀出U字型陷阱坑，能吸收蚀液的基础上，采用磷酸与硫酸为缓和剂刻蚀多晶更多的光子，这就是所渭的陷光效应．目前存在很多硅表面⋯o3；郭志球⋯一等利用HF、H

4、N()。和对多晶硅表面进行修饰的方法，其中化学方法在工cH，C()()H混合溶液对多晶硅片表面进行刻蚀．但艺上相对简单、容易实现工业化生产，使其在光伏行研究结果显示：多晶硅陷进坑表面形貌不时有深沟业成为人们研究的重点u一一．随着光伏产业的发展，槽的陷阱坑．多晶硅在光伏领域所占比例逐渐增加．然而，多晶硅本文主要研究在普通的HF／HN()，／H。()体系晶粒取向多样性，采用碱溶液刻蚀无法在多晶硅表中加入一种活性添加剂，以来改变酸溶液与硅的腐面得到均匀的绒面结构。使多晶硅产业发展受到一蚀特性，增强硅表面腐蚀的可控性，实

5、现有效调控多定的限制．目前多晶硅表面的刻蚀技术通常采用酸晶硅表面陷阱坑分布密度和深度，从而消除多晶硅刻蚀技术，主要利用HF／HN()。／H。()溶液对多晶表面深沟槽．硅表面进行腐蚀，使多品硅表面密集分布陷阱1基本理论坑b引．但酸与硅反应的速度太快，在制绒过程中很难对反应过程进行精确调控，这样丁二艺参量稍有波传统的酸腐蚀液是由HF、HN()。和H。()按一动，就会导致硅表面绒面结构发生大的变化，从而影定比例混合而成。硅在酸溶液巾的反应分成两个基响多品硅的表面陷阱坑陷光效应和光电转换效率．本过程：氧化反应和溶解反应．

6、其中HN()。起到氧更重要的是：酸与硅的高反应速度导致表面出现许化剂作用，HF作为络合剂，与反应过程中的中间产多长长的峡谷深沟槽．这种沟槽在太阳能电池后期物反应生成另一种络合物以促进反应进行．整个化制作过程中很难被钝化。原因是钝化过程巾沉积原学反应方程为子很难达到深槽沟的底部和侧面；而且导致栅电极3Si+4HN()。一3Si()2+4N()+2H20和硅表面之间有裂纹，从而产生较大的接触电阻和Si()2+6HF=H：SiF6+2H20基金项目：I：海航天基金(No．GC072003)资助第一作者：工坤霞(1986

7、一)．女．石贞十研究生．主耍研究向为晶体硅片表面制绒．Email：wkxsherry@126．com导师(通讯作者)：冯仕猛(1964一)，男．副教授。博七，主要研究向为晶体硅表面微结构调宵和晶体硅太阳电池．Eman：smfeng@两tu．edu．m收稿日期；201l—08一04；修回日期：20ll—ll一222期王坤镬．等：表面钝化对多品硅绒俩形税的彬晌237即HN()。与si发生反应在硅片表面形成了一效果比(】11)面好．『衍钝化效果强的地方．酸与硅的层si()：，这层si()!在HF艘的作用下形成可溶性络反

8、应速度下降越多．m此町以推出，多晶硅结构缺陷合物H：[蹦F。]．巾于多晶硅的品粒方向具有任意处悬挂键密度很大．活忭利的钝化效果越明艟，其表忭，极易造成结构不均匀．化学反应首先从机械损伤面反应速度就越小．从而有利f控制多品硅绒面陷处或者晶界处开始．逐渐扩散．最后形成深的腐蚀进坑的形貌．坑．经典理论认为：用酸溶液脚蚀硅片时，氧化剂2实验结果与讨论HN()。使硅氧化为si()!