多晶酸制绒添加剂对硅片绒面的影响探究

林栩

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 硅片绒面 影响

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-100（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×50 mm尺寸，电阻率的范围在0.5-3 Ω·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 ℃。在配比基础反应液体时，应该是HF（62 mL）∶HNO 3（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設置，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。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，Thangaraj Baskara 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），15-17.

[3]黄仕华，沈艳婷.NaOH-NaClO腐蚀液制备太阳电池用多晶硅绒面的研究[J].半导体光电.2016（01），9-.18

[4]王坤霞，冯仕猛，徐华天，单以洪，田嘉彤，黄建华，杨树泉，黄璐，周利荣.表面钝化对多晶硅绒面形貌的影响[J].光子学报.2016（02），56-79.endprint