[发明专利]一种用于制备硅片表面纳米多孔硅薄膜的溶液及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于硅表面处理技术领域，涉及一种硅片在室温溶液中利用微等离子体进行表面改性技术工艺，具体涉及一种用于制备硅片表面纳米多孔硅薄膜的溶液及制备方法，适用于太阳能光电转化领域。

背景技术

硅是太阳能电池制备的关键材料。因入射光在硅片表面有30%发生反射，所以提高硅片表面的光吸收和转化能力一直受到关注。硅表面织构化处理形成纳米多孔硅薄膜是提高光吸收和转化能力其中的方法之一。文献（薛艳，卢斌，任小明，解瑞珍，刘兰，张晶鑫，梁国英，纳米多孔硅含能材料性能研究，含能材料，18（5）2010 ：523-526.）和文献（Priyamka Singh, Shailesh N. Sharmma and N. M. Ravindra, Applications of porous silicon thin films in Solar cells and biosensors, JOM, 26(6)(2010) 17-24.）分别叙述了硅片表面用含HF酸的溶液电化学处理纳米孔薄膜的工艺，但两者都未提到用溶液中微等离子体制备纳米多孔硅薄膜的方法，而且都用到影响环境的HF酸。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种硅片在室温溶液中经微等离子体处理制备纳米多孔硅薄膜的方法，即一种用于制备硅片表面纳米多孔硅薄膜的溶液及制备方法。该方法与环境兼容性好，处理速度快，具有处理效率高、节能、环保的特点。本发明处理后的硅片表面纳米孔的直径和深度根据工艺调整，纳米孔的分布密度也可根据工艺可调，这样降低了成本，提高了光的转化效率。

技术方案：本发明所述的一种用于制备硅片表面纳米多孔硅薄膜的溶液，包括如下组分：碳酸盐0-5%，有机醇5-10%，水85-90%，以重量百分比计，加入适量碳酸盐可提高溶液的导电性能；

所述碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾，所述有机醇为三乙醇胺或丙三醇，所述水为去离子水。

采用上述溶液制备硅片表面纳米多孔硅薄膜的方法为：把硅片置入所述的溶液中，以硅片为阴极，以惰性电极材料为阳极，在400-800V电压下，处理1-5分钟，取出硅片，即得到双面纳米多孔硅薄膜硅片。

进一步，所述惰性电极材料为石墨。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明所述的硅片在室温溶液中经微等离子体处理制备纳米多孔硅薄膜的方法，该方法与环境兼容性好，因溶液为室温，处理速度快，简化了硅片的处理工序，具有处理效率高、节能、环保的特点；本发明处理后的硅片表面纳米孔的直径和深度根据工艺调整，纳米孔的分布密度也可根据工艺可调，这样降低了成本，提高了光的转化效率。

附图说明

图1为实施例1制得的硅片表面纳米多孔硅薄膜的表面形貌图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：在1L去离子水中加入2g碳酸钠、44mL丙三醇溶液，以硅片为阴极，石墨为阳极，在683V电压下处理2分钟，其纳米多孔硅薄膜的孔径小于1000nm，说明处理速度快，效率高，能明显的降低硅片的处理成本。

实施例2：首先在一个10L槽中取2/3的去离子水，在搅拌下依次溶解500g碳酸钠和792mL丙三醇，最后加水至10L，得到电解液，以硅片为阴极，石墨为阳极，在583V电压下处理5分钟，其纳米多孔硅薄膜的孔径小于1000nm。

实施例3：首先在一个10L槽中取2/3的去离子水，在搅拌下依次溶解500g碳酸钾和440mL丙三醇，最后加水至10L，得到电解液，以硅片为阴极，石墨为阳极，在416V电压下处理1分钟，其纳米多孔硅薄膜的孔径小于800nm。

实施例4：首先在一个10L槽中取2/3的去离子水，在搅拌下依次溶解0g碳酸钠和890mL三乙醇胺，最后加水至10L，得到电解液，以硅片为阴极，不石墨为阳极，在620V电压下处理3分钟，其纳米多孔硅薄膜的孔径小于950nm。

实施例5：首先在一个10L槽中取2/3的去离子水，在搅拌下依次溶解500g碳酸钾和500mL三乙醇胺，最后加水至10L，得到电解液，以硅片为阴极，石墨为阳极，在466V电压下处理1分钟，其纳米多孔硅薄膜的孔径小于700nm。

实施例6：首先在一个10L槽中取2/3的去离子水，在搅拌下依次溶解150g碳酸钠和540mL丙三醇，最后加水至10L，得到电解液，以硅片为阴极，石墨为阳极，在788V电压下处理1分钟，其纳米多孔硅薄膜的孔径小于500nm。