单晶硅表面减反射微结构的制备和表征

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1、分类号密级UDC编号硕士研究生学位论文论文题目：单晶硅表面减反射微结构的制备和表征学院物理与电子信息学院专业名称光学研究生姓名罗瑞志学号13070207001导师姓名满石清职称教授2016年5月20日II摘要太阳电池能直接将光能转和为电能，这对促进能源发展，保护环境具有重要意义。单晶硅太阳电池在太阳电池行业占据着重要地位，其硅表面制绒技术是太阳电池制备工艺中的重要组成部分。通过碱性溶液与硅片反应可以在硅表面形成金字塔形状的绒面结构，这使光线在金字塔结构之间进行多次反射，从而有效提高硅对光的吸收效率。本文发现使用磷酸钾和硅酸钾作为制

2、绒试剂能有效降形成良好绒面形貌和提高硅绒面对光的吸收效率，探讨了硅绒面形貌结构和反射率随磷酸钾浓度、硅酸钾浓度、制绒时间、制绒温度的变化规律，以及制备形貌结构良好的金字塔绒面和反射率较低绒面的最佳浓度、温度和时间。我们发现随着磷酸钾浓度的增加，绒面金字塔尺寸显现出先变小后变大的趋势；磷酸钾溶液中加入少量的硅酸钾有利于形成良好的金字塔绒面。在磷酸钾/硅酸钾溶液体系中，随着制绒温度的升高，绒面金字塔尺寸显现出逐渐变小的趋势，金字塔覆盖率显现出先升高后降低的趋势。随着制绒时间的延长，绒面金字塔尺寸和覆盖率显现出逐渐减小的趋势。当磷酸钾和

3、硅酸钾浓度均为0.5wt%、制绒温度为85℃、制绒时间为20min时，硅绒面反射率达到11.36%；当磷酸钾和硅酸钾浓度均为1wt%、制绒温度为60℃、制绒时间为40min时，硅绒面反射率达到10.48%；此两个条件下制备的硅绒面的反射率较为理想。当磷酸钾浓度为25wt%、硅酸钾浓度为2wt%、制绒温度为92℃，制绒时间分别为40min和60min时，金字塔的平均尺寸较小，分别为0.32μm和0.30μm，覆盖率为90%和100%。此两个条件下制备的金字塔微结构形貌最为理想。该研究提供了一种新的用于生产高效率的单晶硅硅太阳电池的方

4、法。关键词：单晶硅；制绒；金字塔；微结构；反射率IIIAbstractResearchanddevelopmentofclean,renewableenergyareeffectivesolutionstothesechallenges.Solarcellscanconvertsunlighttoelectricalenergy,thisisverysignificanttopromotingenvironmentalprotection.Monocrystallinesiliconsolarcellsholdsacentralp

5、ositioninthesolarcellindustry,anditssiliconsurfacetexturingtechnologyisanimportantpartofthesolarcellpreparationprocess.Pyramidstructurewasformedonthesiliconsurfacethroughchemicalreactionwithalkalinesolutionandsilicon.Thiswillresultinmultiplereflectionsoflightandincrea

6、seofabsorptionefficiency.MonocrystallinesilicontexturizationwithK3PO4/K2SiO3wasanattractiveetchingsolutionforreducingthereflectivityonsilicon.WeinvestigatedthatsilicontopographyandreflectivitychangingwithK3PO4concentration,K2SiO3concentration,texturingtime,texturingte

7、mperature.Theoptimumconcentration,temperature,texturingtimeforpyramidandreflectancehavealsobeenstudied.WefoundthattheincreaseofK3PO4concentrationresultedinthereductionofthepyramidsizeandthenbecominglarger.AsmallquantityofK2SiO3solutionisconducivetoformationofpyramid.T

8、heincreaseintemperatureresultedinthereductionofpyramidsizeanddensity,butthedensityincreasewithhightemperature.Theincreaseint