多晶硅片制绒

为了提高太阳能电池的转换效率，降低表面的光反射，增加光的有效吸收是十分必要的。单晶Si太阳能电池的表面通过碱溶液在（100）晶向的各向异性腐蚀可以形成随机分布的金字塔结构，增加了光吸收。由于多晶Si有很多晶粒构成，而且晶粒的方向随机分布，利用各向异性腐蚀方法形成的表面织构产生的效果不是特别理想。为了在多晶Si表面获得各向同性的表面织构，研究了各种表面织构的工艺，包括机械刻槽、反应离子腐蚀（RIE）、酸腐表面织构及形成多孔Si等。在这些工艺中，机械刻槽要求Si片的厚度至少200μm，RIE则需要相对复杂和昂贵的设备。因此，酸腐表面织构由于工艺简单、成本低，是适合大规模生产的表面织构方法。图7－9、图7－10是多晶硅片制绒前后的显微镜观测图。

图7－9　制绒前显微镜观测图

图7－10　制绒后显微镜观测图

1．酸腐表面织构原理

酸腐蚀液主要由HNO3、HF、H2O和CH3CH2OH组成，其中HNO3是强氧化剂，在酸性腐蚀液中易得到电子被还原为NO2气体，而硅作为还原剂参加反应，在此被氧化为SiO2，SiO2与溶液中的HF进行反应，生成H2SiF6而溶解在水中。如果腐蚀液中缺乏氧化剂，那么在纯HF中的反应是氢离子被还原，氢离子放电很慢，所以硅表面在纯HF溶液中的腐蚀十分缓慢。加入CH3CH2OH能够带走硅片表面的气体，使硅片表面腐蚀均匀。缓冲剂H2O可以减缓腐蚀速率。腐蚀液除了包含氧化剂硝酸、络合剂氢氟酸外，还有缓和剂和附加剂等。缓和剂的作用是，控制反应速率，使硅表面光亮。添加剂是加快腐蚀反应的速率，一般为强氧化剂、还原剂或一些金属的盐类。

采用HF（40%）、HNO3（65%）、H3PO4（85%）和由去离子水稀释的混合酸腐蚀液来获得各向同性的表面织构，腐蚀液的配比（体积比）为12∶1∶6∶4。其腐蚀机制为：HNO3作为氧化剂成分，在Si片表面形成SiO2层；HF作为络合剂，去除SiO2层；H3PO4作为腐蚀液的催化剂和缓冲剂来控制腐蚀速率，并不影响表面织构。

酸腐蚀主要依靠HNO3和HF的作用，反应方程式为

由图7－10可知，经过酸腐蚀，在铸造多晶硅的表面形成大小不等的球形结构，它们同样可以使太阳光的光程增加。