[发明专利]一种湿法腐蚀晶体硅倒金字塔结构和正金字塔结构制绒方法

说明书

本发明公开了一种湿法腐蚀晶体硅倒金字塔结构和正金字塔结构制绒方法，属于新材料与太阳能技术领域，包括如下步骤：(1)将表面清洁的晶体硅片放入含有处理液的容器中；(2)在20℃下反应10分钟即可在硅片表面腐蚀出大面积微纳米倒金字塔结构绒面；(3)在20℃下反应20分钟即可在硅片表面腐蚀出大面积微纳米正金字塔结构绒面；(4)将腐蚀后的硅片放入王水溶液里面浸泡去掉表面残存的金属。本申请方法腐蚀的硅片表面铜沉积量极少，所腐蚀的微纳米倒金字塔结构宏观均匀，微观表面光滑、缺陷少，因此在太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于新材料与太阳能技术领域，具体涉及一种湿法腐蚀晶体硅倒金字塔结构和正金字塔结构制绒方法。

背景技术

晶体硅湿法化学腐蚀在技术上可以实现各种硅微纳米结构的制备，并且在很多工业体系都有具有重要地位。在晶体硅上腐蚀出金字塔阵列对太阳能电池的光电转换效率影响很大。而目前科学界对太阳能电池近半个世纪的研究表明，常规的金字塔阵列制备方法仅限于用无机碱溶液或有机碱溶液制备[参见：中国专利CN201310562781.9]或四甲基氢氧化铵腐蚀液[参见：中国专利ZL200410017032.9]，而利用酸性的氢氟酸溶液无法在硅表面腐蚀出正金字塔阵列。Lu等人提出用金属催化刻蚀与酸性氢氟酸溶液湿法腐蚀相结合的方法，在硅表面制备倒金字塔结构。Toor和Cao等人也用含铜酸性溶液制备倒金字塔结构。后续铜离子酸性溶液制备倒金字塔结构的方法也逐渐被改进。但是该方法沉积大量的铜，而铜属于深能级杂质，会造成较大的载流子复合，影响光电转换效率并且废液对环境不友好。[参见：Y.T.Lu and A.R.Barron,Anti-reflection layers fabricated by a one-stepcopper-assisted chemical etching with inverted pyramidal structuresintermediate between texturing and nanopore-type black silicon,J.Mater.Chem.A,2014,2,12043–12052；F.Toor,J.Oh and H.M.Branz,Efficientnanostructured‘black’silicon solar cell by copper-catalyzed metal-assistedetching,Prog.Photovoltaics:Res.Appl.,2015,23,1375–1380和Y.Cao,Y.R.Zhou,F.Z.Liu,Y.Q.Zhou,Y.Zhang,Y.Liu and Y.K.Guo,Progress and Mechanism of CuAssisted Chemical Etching of Silicon in a Low Cu2+Concentration Region,ECSJ.Solid State Sci.Technol.,2015,4,331–336]。但是上述方法在腐蚀过程中容易在硅表面沉积大量铜纳米颗粒，腐蚀出的倒金字塔尺寸大且表面粗糙，对反射率的降低起不到很好的作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种湿法腐蚀晶体硅倒金字塔结构和正金字塔结构制绒方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种湿法腐蚀晶体硅倒金字塔结构和正金字塔结构制绒方法，包括如下步骤：

(1)将表面清洁的晶体硅片放入含有处理液的容器中；

(2)在20℃下反应10分钟即可在硅片表面腐蚀出大面积微纳米倒金字塔结构绒面；

(3)在20℃下反应20分钟即可在硅片表面腐蚀出大面积微纳米正金字塔结构绒面；

(4)将腐蚀后的硅片放入王水溶液里面浸泡去掉表面残存的金属。

进一步地，步骤(1)中所述的晶体硅片是单晶硅片、准单晶硅片中的一种。

进一步地，步骤(1)中所述的处理液为硝酸铜、硝酸和氢氟酸混合溶液。