多晶酸制绒添加剂对硅片绒面的影响探究

1、多晶酸制绒添加剂对硅片绒面的影响探究摘 要：将添加剂加入到 HNO 3 -HF 制绒体系当中， 目的是让硅片实现制绒的效果，硅片在制绒后，需要对表面 形貌进行分析，并且将光学性能进行表征。对腐蚀深度的结 果进行分析后发现，因为添加剂存在差异性，所以，其腐蚀 速率作用也有着很大的不同；通过对硅片表面的反射率进行 测试表明，对于制绒后的表面光学均匀性，通过添加剂能够 对其起到极大的积极作用。在对添加剂组分配方进行优化的 同时，保证制绒工艺条件不发生变化，让其腐蚀深度达到 3.5-4.5hm,多晶硅片表面反射率达到20%-21% ,这样才能让产线制绒效果得到有效的提升。关键词：多晶酸制绒添加剂 硅片

2、绒面 影响、八 、-前言 随着社会的迅速发展，各个行业领域的进步是非常明显 的，尤其是在太阳能电池方面的研究取得了很大的突破，市 场上各种新型结构的电池不断的涌现，在多晶电池量产效率 上不断的上升，目前已经达到 19%以上。通常情况下，电池 表现会由于反射的原因，造成光损伤现象的发生，从而给电 池的转换效率带来极大的影响，如果借助表面织构化工艺， 能够让太阳电池的表面反射率很大程度的降低。多晶硅片和 单晶硅片相比，其有着自身的优势，多晶硅片其表面晶粒在 取向方面存在很大的差异性，在行业当中，相关的企业通过 机械刻槽等技术，对多晶硅表面的织构进行了获取。然而， 这些技术需要花费大量的成本，这是很

3、多多晶硅电池生产厂 家难以接受的，如果对酸性制绒液进行广泛的运用，能够让 多晶硅表面形成的硅减反射层是多孔的。在工业当中，经常会使用的酸性制绒液一般为 HF/HNO 3 /H 2 O 的混合体系， 虽然这种体系相对的比较简单， 然而， 其制绒效果非常不理想，而且很难适应超薄硅片。为了能够 让多晶硅片的反射率很大程度的降低，需要对多晶硅太阳电 池的效率进行有效的提高。一、试验 在实际当中，多晶硅片化学腐蚀反应的具体原理为：给 硅表面进行空穴的提供可以运用 HNO 3 ，很大程度的对硅表 面的 Si-H 键进行了突破， 让 Si 氧化后变为 SiO 2，通过 HF， 将 SiO 2 溶解，最后形成

4、的络合物就是 H 2 SiF 6 。这样的情 况下，使得硅表面会出现各向同性并且不均匀性的腐蚀现 象，硅层不仅粗糙，而且孔多，这样能够让光反射很大程度 的减少， 并且能够让光吸收能力得到增强， 具体的反应式为： 3Si+4HNO 3 +18HF=3H 2 SiF 6 +4NO+ 8H 2 O 。酸溶液在对 硅片进行腐蚀的过程中，氧化剂 HNO 3 会让硅氧化后形成 SiO 2，氧化后的硅表面， 会出现 SiO 2 膜，该 SiO 2 膜尤其的致密，在溶液当中存在络合剂 HF ，它能够溶解 SiO 2 膜， 最终形成 H 2 SiF 6 络合物， 它有着溶于水的特性。 随着 H 2 SiF 6

5、的生产，并且是不间断的，通过离解产生的H + 浓度也在连续的上升，这会让腐蚀速度很大程度的加快。通过研 究显示，一旦腐蚀液中加入的 HNO 3 非常的多， 很容易形成 化学抛光效果，对腐蚀坑的形成是非常不利的。 HF 太多， 会造成反应速度非常的快， 这使得微腐蚀坑难以形成。 因此， 在试验当中，对新型多晶制绒添加剂进行开发，能够让硅片 腐蚀速度得到相应的控制，对硅片表面的形貌进行了有效的 改善，更让反射率很大程度的降低 1-2 。（一）试剂与材料 在试剂当中，有很多属于是沪试电子级（MOS ）药品，比如， HNO 3 、HCl 、HF 、 NaF、 NaOH ；这些药品当中有 曲拉通 x-1

6、00（CP 沪试）、三乙醇胺（ AR 沪试）、聚乙二醇 （CP沪试）、十二烷基苯磺酸钠（AR沪试）全氟聚醚（Alfa ） 等。一般试验中运用的约为 50mm x 50 mm尺寸，电阻率的 范围在 0.5-3 Q ?cm。（二）试验过程 对硅片的质量进行称量，已经称量好的硅片，可以将其 在制绒卡槽中进行安插，安插时一定要小心；在聚四氟乙烯 烧杯中，根据试验的配比，对制绒反应液进行合理的配置， 其聚四氟乙烯烧杯应该选择量为500 mL ,在试验清洗的过程中，可以使用去离子水；将低温恒温水冷设备打开，设置槽体的温度，范围在 8 C。在配比基础反应液体时，应该是HF (62 mL) : HNO 3 (

7、196 mL ) : H 2 O (142 mL ),还需 要水溶液，其中为有机表面活性剂配置质量分数的1%。需要以产线工艺条件试验操作步骤为依据，具体为下面 的内容：对上述的试剂盒药品进行选择，通过配置，得出两 种多晶制绒添加剂，一个为 A，一个为B，然后对其进行多 组和多次的试验。在反应液当中，添加剂A、添加剂B其体积浓度在 0.5%，试验结束后， 应该对硅片腐蚀深度和表面反 射率进行有效的测量 3 。二、结果与分析 通过上述的基础反应液配比，对试验的工艺条件进行不 同的 ?O 置，对 HF/HNO 3 /H 2 O 基础配方进行比较， 并且将 添加了添加剂 A.B 后的多晶硅片试验结果也

8、进行对比。对硅片绒面反射率， 使用复享 D8 积分反射仪对其进行 了测试，可以得出，反应基础酸溶液在两组不同的实验条件 下，产生反射率，一个为 24.7%，一个为 24.3%，可以说， 在两组实验当中，将添加剂 A、 B 进行添加，都能够让硅片 反射率很大程度的降低，硅片在制绒后，其发射率的降低百 分点为三至四个，也就是在 20%-21%的范围。在硅片当中， 加入添加剂 A ，它对腐蚀的深度没有太大的影响。过去使用的传统多晶硅片制绒，是各向同性腐蚀的效 果，其分布的腐蚀坑是比较均匀的，内部表面看起来比较平 滑，在两组实验当中，一组的试验当中，其硅片有一定的抛 光效果， 对光的吸收效果不是很理想

9、。 添加的添加剂 A 的二 组，其表面显示出非常密集的腐蚀孔洞，很大程度的减少了 腐蚀坑的尺寸，在腐蚀坑的边缘以及底部，可以看到很多孔 洞结构，不过比较小，这样能够让硅片反射率很大程度的降 低。对于多晶硅片来说，其酸腐蚀反应以机械损伤层先开 始，然后在蜂窝状腐蚀坑中逐渐的密布，一般来讲，传统的 酸腐蚀速度非常的快，在坑内，以及凸起的部位，使得微腐 蚀坑无法形成。多晶硅片酸制绒添加剂A、 B，它能够让硅片腐蚀坑其内部机构发生改变，让其充分的体现了精细化， 形成的微腐蚀坑不仅多，而且小，其表面形成的孔隙率也在 不断的提升 4 。结束语 通过对试验进行最大优化，并且对不同的两种多晶硅片 制绒添加剂进行有效的配置，形成添加剂A、B，在各种反应实验环境下，对多晶硅片绒面结果的影响方面进行了对 比。通过试验发现，添加剂 A、 B 的运用，能够让酸腐蚀后 的多晶硅片其绒面结构发生改变，使得硅片反射率很大程度 的降低。参考文献1 习冬勇，陈淳，ThangaBaskara pandian,孙杰.酸性添加剂对多晶硅绒面形貌的影响J.可再生能源.2017 (10),139-146.2 梁吉连,张健,孙瑜,张剑峰,卢玉荣,韩玮智,王仕鹏，黄海燕，陆川多晶硅酸制绒工艺研究J.太阳能.2017 ( 05), 15-1