多晶酸制絨添加劑對硅片絨面的影響探究

林栩

摘 要：將添加劑加入到HNO 3 -HF制絨體系當中，目的是讓硅片實現制絨的效果，硅片在制絨后，需要對表面形貌進行分析，并且將光學性能進行表征。對腐蝕深度的結果進行分析后發現，因為添加劑存在差異性，所以，其腐蝕速率作用也有著很大的不同；通過對硅片表面的反射率進行測試表明，對于制絨后的表面光學均勻性，通過添加劑能夠對其起到極大的積極作用。在對添加劑組分配方進行優化的同時，保證制絨工藝條件不發生變化，讓其腐蝕深度達到3.5-4.5hm，多晶硅片表面反射率達到20%-21%，這樣才能讓產線制絨效果得到有效的提升。

關鍵詞：多晶酸制絨添加劑 硅片絨面 影響

前言

隨著社會的迅速發展，各個行業領域的進步是非常明顯的，尤其是在太陽能電池方面的研究取得了很大的突破，市場上各種新型結構的電池不斷的涌現，在多晶電池量產效率上不斷的上升，目前已經達到19%以上。通常情況下，電池表現會由于反射的原因，造成光損傷現象的發生，從而給電池的轉換效率帶來極大的影響，如果借助表面織構化工藝，能夠讓太陽電池的表面反射率很大程度的降低。多晶硅片和單晶硅片相比，其有著自身的優勢，多晶硅片其表面晶粒在取向方面存在很大的差異性，在行業當中，相關的企業通過機械刻槽等技術，對多晶硅表面的織構進行了獲取。然而，這些技術需要花費大量的成本，這是很多多晶硅電池生產廠家難以接受的，如果對酸性制絨液進行廣泛的運用，能夠讓多晶硅表面形成的硅減反射層是多孔的。

在工業當中，經常會使用的酸性制絨液一般為HF/HNO 3 /H 2 O的混合體系，雖然這種體系相對的比較簡單，然而，其制絨效果非常不理想，而且很難適應超薄硅片。為了能夠讓多晶硅片的反射率很大程度的降低，需要對多晶硅太陽電池的效率進行有效的提高。

一、試驗

在實際當中，多晶硅片化學腐蝕反應的具體原理為：給硅表面進行空穴的提供可以運用HNO 3，很大程度的對硅表面的Si-H鍵進行了突破，讓Si氧化后變為SiO 2，通過HF，將SiO 2溶解，最后形成的絡合物就是H 2 SiF 6。這樣的情況下，使得硅表面會出現各向同性并且不均勻性的腐蝕現象，硅層不僅粗糙，而且孔多，這樣能夠讓光反射很大程度的減少，并且能夠讓光吸收能力得到增強，具體的反應式為：3Si+4HNO 3 +18HF=3H 2 SiF 6 +4NO+ 8H 2 O。酸溶液在對硅片進行腐蝕的過程中，氧化劑HNO 3 會讓硅氧化后形成SiO 2，氧化后的硅表面，會出現SiO 2 膜，該SiO 2 膜尤其的致密，在溶液當中存在絡合劑 HF，它能夠溶解SiO 2 膜，最終形成H 2 SiF 6 絡合物，它有著溶于水的特性。隨著H 2 SiF 6的生產，并且是不間斷的，通過離解產生的H + 濃度也在連續的上升，這會讓腐蝕速度很大程度的加快。通過研究顯示，一旦腐蝕液中加入的HNO 3非常的多，很容易形成化學拋光效果，對腐蝕坑的形成是非常不利的。HF太多，會造成反應速度非常的快，這使得微腐蝕坑難以形成。因此，在試驗當中，對新型多晶制絨添加劑進行開發，能夠讓硅片腐蝕速度得到相應的控制，對硅片表面的形貌進行了有效的改善，更讓反射率很大程度的降低[1-2]。

（一）試劑與材料

在試劑當中，有很多屬于是滬試電子級（MOS）藥品，比如，HNO 3 、HCl、HF、NaF、NaOH；這些藥品當中有曲拉通x-100（CP滬試）、三乙醇胺（AR 滬試）、聚乙二醇（CP 滬試）、十二烷基苯磺酸鈉（AR 滬試）全氟聚醚（Alfa）等。一般試驗中運用的約為50mm×50 mm尺寸，電阻率的范圍在0.5-3 Ω·cm。

（二）試驗過程

對硅片的質量進行稱量，已經稱量好的硅片，可以將其在制絨卡槽中進行安插，安插時一定要小心；在聚四氟乙烯燒杯中，根據試驗的配比，對制絨反應液進行合理的配置，其聚四氟乙烯燒杯應該選擇量為500 mL，在試驗清洗的過程中，可以使用去離子水；將低溫恒溫水冷設備打開，設置槽體的溫度，范圍在8 ℃。在配比基礎反應液體時，應該是HF（62 mL）∶HNO 3（196 mL）∶H 2 O（142 mL），還需要水溶液，其中為有機表面活性劑配置質量分數的1%。

需要以產線工藝條件試驗操作步驟為依據，具體為下面的內容：對上述的試劑盒藥品進行選擇，通過配置，得出兩種多晶制絨添加劑，一個為A，一個為B，然后對其進行多組和多次的試驗。在反應液當中，添加劑A、添加劑B其體積濃度在0.5%，試驗結束后，應該對硅片腐蝕深度和表面反射率進行有效的測量[3]。

二、結果與分析

通過上述的基礎反應液配比，對試驗的工藝條件進行不同的設置，對HF/HNO 3 /H 2 O基礎配方進行比較，并且將添加了添加劑A.B后的多晶硅片試驗結果也進行對比。

對硅片絨面反射率，使用復享 D8 積分反射儀對其進行了測試，可以得出，反應基礎酸溶液在兩組不同的實驗條件下，產生反射率，一個為24.7%，一個為24.3%，可以說，在兩組實驗當中，將添加劑A、B進行添加，都能夠讓硅片反射率很大程度的降低，硅片在制絨后，其發射率的降低百分點為三至四個，也就是在20%-21%的范圍。在硅片當中，加入添加劑A，它對腐蝕的深度沒有太大的影響。

過去使用的傳統多晶硅片制絨，是各向同性腐蝕的效果，其分布的腐蝕坑是比較均勻的，內部表面看起來比較平滑，在兩組實驗當中，一組的試驗當中，其硅片有一定的拋光效果，對光的吸收效果不是很理想。添加的添加劑A 的二組，其表面顯示出非常密集的腐蝕孔洞，很大程度的減少了腐蝕坑的尺寸，在腐蝕坑的邊緣以及底部，可以看到很多孔洞結構，不過比較小，這樣能夠讓硅片反射率很大程度的降低。

對于多晶硅片來說，其酸腐蝕反應以機械損傷層先開始，然后在蜂窩狀腐蝕坑中逐漸的密布，一般來講，傳統的酸腐蝕速度非常的快，在坑內，以及凸起的部位，使得微腐蝕坑無法形成。多晶硅片酸制絨添加劑A、B，它能夠讓硅片腐蝕坑其內部機構發生改變，讓其充分的體現了精細化，形成的微腐蝕坑不僅多，而且小，其表面形成的孔隙率也在不斷的提升[4]。

結束語

通過對試驗進行最大優化，并且對不同的兩種多晶硅片制絨添加劑進行有效的配置，形成添加劑A、B，在各種反應實驗環境下，對多晶硅片絨面結果的影響方面進行了對比。通過試驗發現，添加劑A、B的運用，能夠讓酸腐蝕后的多晶硅片其絨面結構發生改變，使得硅片反射率很大程度的降低。

參考文獻

[1]習冬勇，陳淳，Thangaraj Baskara pandian，孫杰.酸性添加劑對多晶硅絨面形貌的影響[J].可再生能源.2017（10），139-146.

[2]梁吉連，張健，孫瑜，張劍峰，盧玉榮，韓瑋智，王仕鵬，黃海燕，陸川.多晶硅酸制絨工藝研究[J].太陽能.2017（05），15-17.

[3]黃仕華，沈艷婷.NaOH-NaClO腐蝕液制備太陽電池用多晶硅絨面的研究[J].半導體光電.2016（01），9-.18

[4]王坤霞，馮仕猛，徐華天，單以洪，田嘉彤，黃建華，楊樹泉，黃璐，周利榮.表面鈍化對多晶硅絨面形貌的影響[J].光子學報.2016（02），56-79.endprint