專利名稱：一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化 的方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓怆姲雽?dǎo)體器件，隨著太陽能電池應(yīng)用于“先 鋒一號”取得成功后，越來越多的衛(wèi)星采用太陽能電池作為主電源，與此同時，太陽能電池 在地面上的應(yīng)用也越來越廣，如照明，無線電中繼，電視轉(zhuǎn)播以及建筑物的供電等等。按制 作材料的不同，太陽能電池可以分為硅太陽能電池以及化合物太陽能電池，其中又以硅太 陽能電池應(yīng)用的最為廣泛。為了減少反射光在硅電池表面上的反射損失，利用腐蝕的原理， 使硅太陽能電池光照表面“絨面化”，可以增大受光表面積，減少太陽光的反射率，十分顯著 地提高電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率。但是該方法對電池光照表面的處理是自發(fā)形成， 不受人為控制的，形成的“絨面”不均勻且極不規(guī)則，并且由于該方法的不可控，致使其重復(fù) 性較差，不宜于在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方 法，該方法能克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，增大硅表面的吸光面積的同時，保證硅表面的 均勻與規(guī)則性，具有操作可控、簡單易行、可重復(fù)性好和適宜大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的特點。本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則 化的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、清洗基片后，吹干；步驟2、在基片表面沉積一層厚度為50nm-500nm的特定薄膜，該特定薄膜為氧化
硅薄膜，氮化硅薄膜或鎳鎘薄膜；步驟3、在特定薄膜表面涂上一層光刻膠，并采用特定掩膜圖形對光刻膠圖形化， 所述特定掩膜圖形設(shè)置為若干個規(guī)則排列的實心圓孔陣列，圓孔直徑為0. 1 μ m-10 μ m，相 鄰圓心距為0. Ιμ -ΙΟμ ；步驟4、刻蝕基片表面的特定薄膜，使之圖形化，隨后去除特定薄膜上的光刻膠；步驟5、將2g-12g的氫氧化鉀或氫氧化鈉，6ml-100ml的去離子水，以及6ml_25ml 的異丙醇混合在一起，配制成堿濕法腐蝕液，并加溫至60°C -90°C ；步驟6、將經(jīng)過步驟4圖形化的基片浸入步驟5得到堿濕法腐蝕液中進行 6min-40min 的腐蝕；步驟7、使用去離子水對堿腐蝕后的基片進行漂洗，再使用氮氣吹干得到表面規(guī)則 分布著尖錐的硅材料，所述尖錐底直徑為0. 1 μ m-10 μ m,尖錐高為0. 5 μ m-30 μ m。按照本發(fā)明所提供的一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方法，其特征在于， 步驟1中清洗過程是依次在丙酮、酒精、去離子水中用超聲波清洗基片。
本發(fā)明的有益效果該方法采用光刻、掩膜技術(shù)以及堿濕法腐蝕技術(shù)相結(jié)合，在對 硅表面進行堿濕法腐蝕前，在硅表面沉積一層掩膜層，并使用掩膜版對硅表面的掩膜層圖 形化，增大硅表面的吸光面積的同時，保證了硅表面的均勻與規(guī)則性，具有操作可控，簡單 易行，可重復(fù)性好以及宜于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明所述的掩膜圖形；圖2是使用本發(fā)明所述的一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方法后制備的 硅材料的掃描電鏡照片。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述本發(fā)明的目的是提供一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方法。該方法的特征 在于，采用光刻、掩膜技術(shù)以及堿濕法腐蝕技術(shù)相結(jié)合，在對硅表面進行堿濕法腐蝕前，在 硅表面沉積一層掩膜層，并使用掩膜版對硅表面的掩膜層圖形化，使硅表面的腐蝕具有選 擇，可控性。本發(fā)明中一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方法的技術(shù)方案為利用腐蝕的原理，在硅表面形成金字塔結(jié)構(gòu)，可以增大受光表面積，減少太陽光的 反射率，但該腐蝕方法極不可控，可重復(fù)性較差。為了使腐蝕人為可控，腐蝕出的硅表面具 有規(guī)則性與均勻性，可在對硅表面進行堿濕法腐蝕前，在硅表面沉積一層掩膜層，并使用掩 膜版對硅表面的掩膜層圖形化。在圖形下方的硅受掩膜層保護，在剛開始時并不被堿液腐 蝕，腐蝕僅從沒有圖形，不被掩膜層保護的地方開始，并由于堿腐蝕速率的晶面各異性，最 終在硅表面形成與掩膜圖形分布相同，規(guī)則，均勻排列的尖錐形結(jié)構(gòu)陣列。為了進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，對本發(fā)明的一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化 的方法作描述，包括以下步驟步驟1、依次在丙酮、酒精、去離子水中用超聲波清洗基片后，再使用氮氣吹干基 片。步驟2、在基片表面沉積一層特定厚度的特定薄膜。步驟3、在特定薄膜表面涂上一層光刻膠，并采用特定掩膜圖形對光刻膠圖形化。步驟4、刻蝕基片表面的特定薄膜，使之圖形化，隨后去除特定薄膜上的光刻膠。步驟5、將特定重量的特定堿物質(zhì)，特定容積的去離子水，以及特定容積的異丙醇 混合在一起，配制成堿濕法腐蝕液，并加溫至特定溫度。步驟6、將已經(jīng)圖形化的基片浸入堿腐蝕液中進行特定時間的腐蝕。步驟7、使用去離子水對堿腐蝕后的基片進行漂洗，再使用氮氣吹干。至此，完成一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方法的所有工藝流程。步驟2中所述特定厚度為50nm_500nm。步驟2、3、4中所述特定薄膜為氧化硅薄膜，氮化硅薄膜，鎳鎘薄膜。 步驟3中所述特定掩膜圖形如圖1所示，其中圓直徑a為0. 1 μ m_10 μ m,相鄰圓心 巨 b 力 0. 1 μ m-10 μ m。
步驟5中所述特定重量為2g_12g，特定堿物質(zhì)為氫氧化鉀，氫氧化鈉，去離子水的特定容積為6ml-100ml，異丙醇的特定容積為6ml_25ml，特定溫度為60°C _90°C。步驟6中所述特定時間為6min_40min。以下為實施例將Si (100)基片依次放入丙酮、酒精、去離子水溶液中超聲波清洗，氮氣吹干后， 在基片表面沉積一層IOOnm的Si3N4薄膜。在薄膜表面涂覆一層光刻膠，并使用圓直徑a與 相鄰圓心距b分別為2 μ m和4 μ m的掩膜圖形對光刻膠圖形化，使用三氟甲烷和氧氣的混 合氣體刻蝕Si3N4薄膜，使之圖形化，隨后去除Si3N4薄膜上的光刻膠。將基片浸入由2. 891g 氫氧化鉀，50ml去離子水和12ml異丙醇混合而成的堿腐蝕液中，在85°C恒溫下腐蝕16min。 使用去離子水將基片漂洗干凈后，再使用氮氣吹干。得到表面由尖錐底直徑為3.5 μ m左 右，尖錐高為4 μ m左右的硅尖錐陣列組成的硅材料，該材料表面的規(guī)則性和均勻性很好， 對波長為250nm-1000nm的光的吸收率達90%以上。
權(quán)利要求
一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、清洗基片后，吹干；步驟2、在基片表面沉積一層厚度為50nm-500nm的特定薄膜，該特定薄膜為氧化硅薄膜，氮化硅薄膜或鎳鎘薄膜；步驟3、在特定薄膜表面涂上一層光刻膠，并采用特定掩膜圖形對光刻膠圖形化，所述特定掩膜圖形設(shè)置為若干個規(guī)則排列的實心圓孔陣列，圓孔直徑為0.1μm-10μm，相鄰圓心距為0.1μm-10μm；步驟4、刻蝕基片表面的特定薄膜，使之圖形化，隨后去除特定薄膜上的光刻膠；步驟5、將2g-12g的氫氧化鉀或氫氧化鈉，6ml-100ml的去離子水，以及6ml-25ml的異丙醇混合在一起，配制成堿濕法腐蝕液，并加溫至60℃-90℃；步驟6、將經(jīng)過步驟4圖形化的基片浸入步驟5得到堿濕法腐蝕液中進行6min-40min的腐蝕；步驟7、使用去離子水對堿腐蝕后的基片進行漂洗，再使用氮氣吹干得到表面規(guī)則分布著尖錐的硅材料，所述尖錐底直徑為0.1μm-10μm，尖錐高為0.5μm-30μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方法，其特征在于，步驟1 中清洗過程是依次在丙酮、酒精、去離子水中用超聲波清洗基片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能電池用硅材料表面規(guī)則化的方法，該方法采用光刻、掩膜技術(shù)以及堿濕法腐蝕技術(shù)相結(jié)合，在對硅表面進行堿濕法腐蝕前，在硅表面沉積一層掩膜層，并使用掩膜版對硅表面的掩膜層圖形化，使硅表面的腐蝕具有選擇，可控性。本發(fā)明在對硅表面進行堿濕法腐蝕，增大硅表面的吸光面積的同時，保證了硅表面的均勻與規(guī)則性，具有操作可控，簡單易行，可重復(fù)性好以及宜于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的優(yōu)點。
文檔編號H01L31/18GK101866982SQ20101016863
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者吳志明, 姜晶, 張安元, 蔣亞東, 趙國棟 申請人:電子科技大學(xué)