原创 异丙醇浓度和刻蚀时间对湿式化学各向异性蚀刻的影响

引言

硅太阳能电池因其低成本、易制造、环保等优点，占据了目前的光伏市场。平面硅表面具有较高的自然反射率，并具有较强的光谱依赖性，为了降低这种高反射率并将光捕获在太阳能电池中，在过去几年中开发了不同的表面纹理化技术。然而，碱性溶液中的湿式化学各向异性蚀刻是工业太阳能电池纹理中最常见的过程，因为它实际上是成本和效率之间的一个很好的折衷。这些解决方案依赖于（100）和（111）方向平面之间蚀刻速率的差异（图1），并导致在（100）方向的表面上产生随机的、直立的微米尺度的金字塔。

图1：主要硅晶状体平面

实验与讨论

本研究采用了厚度为500µm，电阻率约为0.1Ω·cm的p型单晶硅Si100晶片。首先将硅片切割成大约1cm2的样品。清洗过程分两步进行：第一步是去除硅样品中污染物。在这一步中，样品在去离子水（DI-W）中清洗5 min，然后在室温超声处理下用无水乙醇再处理5min。第二步是去除任何的天然氧化物。这一步在10%HF（氟化氢）中进行1min。在流动的去离子水（DI-W）中彻底清洗后，再将样品置于溶液中蚀刻。实验是在浸在油浴中的玻璃通剂中进行的，以实现溶液的间接加热（图2）。

图2：本工作中使用的纹理过程设置的示意图

结论

英思特研究了在碱性溶液中蚀刻样品的异丙醇（IPA）浓度，以及蚀刻时间对锥体表面结构的影响。基于反射率的测量结果，我们对IPA以及蚀刻均进行了优化。所获得的表面被1.3µm大小的金字塔结构均匀地所覆盖，并且其在可见光范围内的平均总反射率小于11.22%。与其他蚀刻条件相比，这些条件具有最佳的光捕获效果，并且适于实现太阳能电池的最高效率。

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护。