单晶硅制绒溶液使用时间与金字塔尺寸、反射率之间的关系研究

８５８人工晶体学报第３９卷直没有实现产业化。

化学腐蚀法因成本低、生产率高且方法简单，一直在产业上广泛应用。

化学腐蚀法一般是一定浓度的ＮａＯＨ溶液中添加一定量的异丙醇，在８０～９５℃下将硅腐蚀３０ｍｉｎ，便在单晶硅表面得到具有理想的金字塔结构的绒面。

金字塔的形成是由于碱与硅的各向异性反应造成的∞’。

在一定浓度的碱溶液中，ＯＨ‘与硅的（１００）面的反应速度要比（１１１）面的速度快几倍甚至十几倍，正是因这样的反应速度差造成了金字塔结构的形成。

关于各项异性的原因，人们提出了水分子屏蔽效应、悬挂键密度效应等，解释了（１１１）面与（１００）面腐蚀速度不同的原因。

为了获得好的绒面结构，人们广泛探索了不同的碱性溶液与活性剂来获得优化的金字塔结构一ｄ１｜。

本文分别针对金字塔结构形成中的各个几个影响因素进行讨论，分析了影响了金字塔成核与生长的因素，对影响金字塔结构的因素进行了探讨。

２实验２．１实验原料及仪器实验的硅片为表面带损伤层的太阳能级Ｐ型单晶硅片，电阻率为１—２Ｑ·ｃｍ。

实验用ＮａＯＨ、异丙醇、乙二醇等化学试剂都为分析纯，北京化学试剂厂生产。

实验所用水浴锅由上海精密实验设备公司生产，型号为２０２一ＡＢ。

金字塔结构由扫描电镜进行观察，型号为ＪＳＭ一３５ＣＦ。

反射率测试在Ｖａｒｉａｎ公司的ｃａｒｒｙ－４０００紫外－可见分光光度计上进行。

２．２实验过程腐蚀时首先将配置好的腐蚀液放于８５℃水浴中恒温３０ｍｉｎ，然后将清洗后的硅片放入腐蚀液中腐蚀一定时间。

腐蚀过程没有搅拌。

腐蚀结束后将硅片拿出用大量去离子水冲洗干净，然后吹干待检测。

３结果与讨论３．１碱溶液对金字塔结构的影响图１不同碱溶液制绒后得到的表面形貌图Ｆｉｇ．１ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｐｙｒａｍｉｄａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｔｔａｉｎｅｄｕｓｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｌｋａｌｉｎｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｎｄｔｉｍｅ（ａ）ＮａＯＨ，１０ｍｉｎ；（ｂ）Ｎａ３Ｐ０４，１０ｒａｉｎ；（ｃ）Ｎａ＿２Ｃ０３，１０ｍｉｎ；（ｄ）ＮａＯＨ，３０ｒａｉｎ；（ｅ）Ｎａ３Ｐ０４，３０ｒａｉｎ；（ｆ）Ｎａ＿２Ｃ０３，３０ｍｉｎ在单晶硅制绒工艺中，ＮａＯＨ溶液为最常用的碱性溶液，广泛应用于实验室及大规模生产中。

5782 物理学报 59 卷后会使硅的体寿命会出现衰减现象，其产生原因为由于氧化过程中的体积膨胀会在硅基底上产生大的应力，在体内形成位错类型的缺陷，从而减少了硅的体寿命［ 15 ］ 4. 结论，而这种衰减程度随着金字塔的塔尖在 TMAH 腐蚀溶液中加入 NaClO 以及间隙式 NaClO 在溶液中增加金字塔的成核超声，研究表明，在织构过程中适当控制超声作用时间能够和生长，得到类似的均匀、小尺寸金字塔，并且通过调整作用时间长短可以调整金字塔的大小 . 优化的加入 NaClO 以及间隙超声作用的织构溶液能够在硅表面获得均匀，平均大小为2 μ m 左右的金字塔，制备的单晶硅片的表面反射在 AM1. 5G 光谱中的加权平均反射率为 12. 4% ，而只用 TMAH 和 IPA 织构化的硅片的加权平均反射率为 13. 5% . 在经过高温扩散、氧化之后，表面织构化处理的单晶片的有效少子寿并且少子寿命的大小命低于表面抛光处理的硅片，随着金字塔尺寸变大而降低，其原因可能为氧化金字塔表面在晶体硅体内造成位错类型的缺陷，以及导致对硅表面的场在金字塔的谷底地方掺杂较浅，效应钝化不够 . 这种现象在大金字塔中尤为明显 . 和谷处的曲率半径增加而减少，采用酸腐蚀金字塔从而增加其曲率半之后能够使其形状变得更圆，径 . 但是还没有结果能够证实尺寸较小的金字塔在塔尖和谷处的曲率半径就大于尺寸较大的金字塔，这只是可能存在的原因 . 另外还有可能是在金字塔不同位置处扩散掺杂的差异随着金字塔的变大而变大的缘故，较高的掺杂浓度对硅片起到场效应钝化的效果，能够降低少子表面复合速率，从而使测试的有效少子寿命升高 . 但是与抛光的对比样品相比，在经过织构之后，硅片的有效少子寿命仍然较显示了织构化处理的表面对单晶硅的有效少子低，寿命有明显的影响，这种影响也许存在于体内的缺陷复合，或者是表面钝化. 因此硅片有效少子寿命的变化最终对太阳电池性能的影响大小将会在后尤其是对太阳电池中的开路电压、续工作中进行，暗饱和电流的影响 . ［ 1］Yerokhov Y ， Hezel R ， Lipinski M ， Ciach R ， Nagel H ， Mylyanych A ，Panek P 2002 Solar Energ. Mater. Solar Cells 72 291 ［ 10 ］ Yang C R ， Chen P Y ，Chiou Y C ， Lee R T 2005 Sensor. Actuat. A ： Phys. 119 263 ［ 11 ］ Campbell SA ，Coopert K ，Dixont L ，Earwakert R ，Ports S N ， Schiffrins D J 1995 J. Micromech. Microengng. 5 209 ［ 12 ］ You H L ，Zhang C F 2009 Chin. Phys.B 18 349 ［ 13 ］ Green M A ， ChongC M ， Zhang F ， Sproul A ， Zolper J ，Wenham S R 1988 Conference Record of the 20 th IEEE Photovoltaics Specialists Conference p411 Las Vegas ，September 26 —30 1988 ［ 14 ］ Schultz O ， Glunz S W ， Goldschmidt J C ， Lautenschlager H ， Leimenstoll A ， Schneiderlochner E ，Willeke G P 2004 Prog. Photovoltaics ： Res. Appl. 12 553 ［ 15 ］ Cousins P J ，Cotter J E 2006 Solar Energy Materials ＆ Solar Cells 90 228 ［ 16 ］ GangopadhyayU ，Dhungel S K ，Mondal A K ，Sahaa H ，Yi J 2007 Solar Energ Mater. Solar Cells 91 1147 ［ 17 ］ Sun L F ，Tang JY 2009 Appl. Surf. Sc. 255 9301 ［ 18 ］ Hayoung P ， Soonwoo K ， Joon S L ， Hee J L ， SewangY ， Donghwan K 2009 Solar Energ Mater. Solar Cells 93 1773 ［ 2］ Zhao J ，Wang A ，Green M A ，Ferraza F 1998 Appl. Phys. Lett. 73 1991 ［ 3］ Campbell P ，Green M A 2001 Solar Energ. Mater. Solar Cells 65 369 ［ 4］ Rodriguez J M ，Tobias I ，Luque A 1997 Solar Energ. Mater. Solar Cells 45 241 ［ 5］ Sopori B L ， Pryor R A 1981 Conference Record of15 th IEEE Photovoltaic Specialists Conference Orlando ， May 1981 11 —15 p466 ［ 6］［ 7］ Kim J M ，Kim Y K 2004 Solar Energ. Mater. Solar Cells 81 239 Kwona S ，Jongheop Yi ，Sewang Y ，Joon S L ，Donghwan K 2009 Curr. Appl. Phys. 10 1310 ［ 8］ Hayoung P ， Joon S L ， Soonwoo K ， Sewang Y ， Donghwan K 2010 Curr. Appl. Phys. 10 113 ［ 9］ Sarro P M ，Brida D ，Vlist W ，Brida S 2000 Sensor. Actuat. A ： Phys. 85 3408期周春兰等：单晶硅表面均匀小尺寸金字塔制备及其特性研究 5783 Preparation and characterization of homogeneity and * fine pyramids on the textured single silicon crystal Zhou Chun--Jing Zhao Lei Li Hai-Ling Diao Hong-Wei Cao Xiao-Ning （ Institute of Electrical Engineering ， Key Laboratory of Solar Thermal Energy and Photovoltaic System of Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100190 ，China ）（ Received 18 November 2009 ； revised manuscript received 11 December 2009 ） Abstract Texturing of silicon surface is a major way to increase short circuit current and then improve the efficiency of silicon solar cells by effective light trapping. The anisotropic texturing of a （ 100 ） silicon surface was performed using tetramethyl ammonium hydroxide （ TMAH ） solution and NaClO additive in combination with continual ultrasonic wave treatment. The effect of ultrasonic wave and NaClO on the nucleation and growth of finc pyramids during the anisotropic texturing ，and the effect of size of pyramids on the minority carrier lifetime of textured silicon wafer after the high temperature process were investigated. The enhancement of homogeneity of the smaller pyramids in the textured structure of silicon crystalline is obtained by adding continnal ultrasonic wave treatment to control the time of H 2 bubble staying on the silicon surface and the speed of H 2 detaching from the surface. The weighted mean reflectance for the solar spectrum AM 1. 5G is 12. 4% for the silicon surface with the optimal size of pyramids. After high temperature oxidation ，the size of pyramid has an obvious exponential relation with the minority carrier lifetime of textured silicon wafer. Keywords ： texturing surface ，reflectance ，minority carrier lifetime ，single silicon crystalline PACC ： 7820 ，8630J ，7220J * Project supported by theNational High Technology Research and Development Program of China （ Grant No. 2007 AA05Z437 ）， the Main 382 ） . Divection of Knowledge Innovation Program of the Chinese Academy of Science （ Grant No. KGCX2 --mail ： zhouchl@ mail. iee. ac. cn。

单晶硅表面制绒及其特性研究
戴小宛;张德贤;蔡宏琨;仲玉泉;于倩;苏超
【期刊名称】《人工晶体学报》
【年(卷),期】2014(43)2
【摘要】研究了在不同的碱液
(NaOH,Na2CO3,NaHCO3,Na2SiO3,Ca(OH)2,CH3COONa)和异丙醇(IPA)制绒下单晶硅表面金字塔结构的变化情况,使用分光光度计测量了不同结构表面的反射率变化。

结果表明,金字塔绒面的表面反射率与金字塔结构及大小分布情况有关,实验中获得的最低表面反射率为7.8%。

金字塔结构断面SEM图显示金字塔顶角在断面上的投影角度不会随反应条件和金字塔大小改变,维持在80°左右。

最后,通过制绒后硅片表面金字塔形貌的扫描电镜图样和反射率的分析,提出了织构率α的概念,得到了快速了解单晶硅表面金字塔覆盖率的方法。

【总页数】6页(P308-313)
【关键词】单晶硅;陷光结构;织构率;反射率
【作者】戴小宛;张德贤;蔡宏琨;仲玉泉;于倩;苏超
【作者单位】南开大学信息技术科学学院电子科学与微电子系;天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TK514;TM914.4
【相关文献】
1.表面损伤对单晶硅太阳电池制绒的影响 [J], 赵存凤;
2.碱制绒对单晶硅表面织构化的影响 [J], 寇继成;闫英丽;汤欢
3.表面损伤对单晶硅太阳电池制绒的影响 [J], 匡文军
4.表面损伤对单晶硅太阳电池制绒的影响 [J], 李那
5.十二烷基苯磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮复配表面活性剂对单晶硅制绒的影响 [J], 张嘉华;康桥;黄仕华
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制绒参数对单晶硅太阳电池制绒效果的影响池缘缘;陆晓东;周涛;董永超【摘要】本文以金相显微镜（放大倍数分别为800×，400×）为观测手段，研究了NaOH溶液浓度、反应时间、温度和IPA浓度等参数对单晶硅制绒效果的影响，通过金相显微镜显微图像的对比分析发现：当NaOH溶液浓度大于2％条件时，温度小于75℃时，单晶硅表面的绒面效果较差．当制绒液中NaOH和IPA的浓度分别为1．57％和5％，且制绒时间和制绒温度分别为25 min和80℃时，制备的绒面结构均匀，金字塔的覆盖率约为100％，即可实现最优的制绒效果．%In this paper , metallurgical microscope with magnifications of 800 ×, 400 ×as a means of ob-servation to study the influence of NaOH solution concentration , the reaction time, temperature, IPA concentra-tion on the texturing structure of c -Si solar cell .By contrast microscope microscopic image , we found: When the concentration of NaOH solution is greater than 2%and temperature is less than 75℃, the texturing structure of c-Si solar cell is less effective .When NaOH and IPA concentrations were1 .57%and 5%, respectively and texturing time and temperature were 25 min and 80℃, respectively , a uniform textured structure with a coverage rate of pyramid with 100%will be obtained .of approximately 100%.【期刊名称】《渤海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】5页(P362-366)【关键词】制绒;单晶硅太阳电池;表面织构【作者】池缘缘;陆晓东;周涛;董永超【作者单位】渤海大学新能源学院，辽宁锦州121013;渤海大学新能源学院，辽宁锦州121013;渤海大学新能源学院，辽宁锦州121013;渤海大学新能源学院，辽宁锦州121013【正文语种】中文【中图分类】TM914.4在实用化的太阳电池中，晶硅电池一直占据太阳电池市场垄断地位.截至2010年〔1〕，在全球光伏组件市场中，晶硅电池组件所占比例高达85-90%.据欧洲光伏工业协会EPIA预测，至少到2020年，晶硅电池仍将是未来光伏市场的主流产品（其市场份额仍将占约50%左右），因此对光伏产业的发展而言，优化现有的晶硅电池生产工艺仍具有十分重要的意义〔2-3〕.由于绒面结构具有减小入射光的反射率和提高体内光场吸收效率的作用，所以其已成为晶硅太阳电池芯片生产过程中的最重要工序.目前，晶硅电池制绒多采用酸性或碱性溶液腐蚀的方法实现，酸性溶液主要用于多晶硅太阳电池的制绒过程中，而碱性溶液多用于单晶硅太阳电池的制绒过程中.仅就制绒过程而言，碱性溶液制绒过程具有反应过程控制方便、制绒效果良好（形成硅片表面均匀分布的金字塔结构）、反应过程不产生危害环境的有害气体（如NOx）等特点，所以更易于实现清洁高效电池的批量生产.良好的单晶硅绒面应具有的特征为〔4〕:入射光在金字塔斜面的一次入射角约为54.74°，在相邻金字塔斜面的二次入射角约为15.78°（如图1所示）.相应的金字塔结构要求为:尺寸在1～3μm之间、大小均匀、覆盖率达到100%.由于制绒过程中涉及多个参量，如溶液浓度，反应时间，温度，IPA浓度等，所以探讨各个参量对制绒效果的影响及最优制绒参数范围大小，对晶硅太阳电池制绒工序而言至关重要.本文主要通过对NaOH溶液浓度，反应时间，温度，IPA浓度等参数的调整，利用金相显微镜（放大倍数分别为800×，400×）呈现的单晶硅表面的显微图像，探讨各参量变化对制绒效果的影响，并通过不同制绒条件显微图像的对比，给出最优的NaOH溶液制绒参数范围.实验原料:9片大小相同的P型单晶硅片，晶向正偏±3°，厚度为220±10μm，直径为150±0.5 mm、电阻率为0.5～6Ω.cm.化学药品及纯度:NaOH颗粒（分析纯）、异丙醇（IPA）（分析纯）、30%过氧化氢（优级纯）、硫酸（优级纯）、氢氟酸（HF含量不少于40%）、去离子水.实验主要仪器及设备:数显恒温水浴锅、金相显微镜、硅片腐蚀清洗机（型号:CSE-SC-N186（QKLAB）.1.2.1 硅片的预处理由于新购单晶硅片的表面残留大量的有机沾污，所以实验过程中先用浓硫酸:双氧水＝1:1的溶液去除此种沾污，然后再利用HF溶液去掉硅片表面天然的和有机沾污去除过程中新形成的SiO2膜（反应过程如公式（1）所示），最后为避免机械损伤层对制绒效果产生不利影响，再将清洗后的单晶硅片浸泡到浓NaOH溶液中（此时NaOH溶液为各向同性腐蚀液，NaOH溶液的浓度为12%，温度为85℃，时间3 min.反应过程如公式（2）所示），将硅片表面腐蚀掉4～6μm.图2为预处理前后，单晶硅片表面的形貌对比情况.如图2（a）所示，未经过处理过的单晶硅片表面存在严重的机械损伤，即:形成数量庞大的小突起和小凹陷.由于在这些突起和凹陷处，硅片表面的晶向十分混乱，且不同晶向与NaOH溶液反应速度不同，所以直接利用这种晶片表面制绒，很难形成良好的绒面结构.单晶硅片表面为〔100〕晶面，是形成良好绒面的前提.由图2（b）可见，经过预处理后，单晶硅片表面略有起伏，但上表面基本平行，即硅片表面已基本为（100）晶面. 1.2.2 制绒过程一般单晶硅碱性制绒液为加了异丙醇（IPA）的低浓度NaOH溶液〔5，6〕，制绒温度为75～85℃，制绒时间为20～30 min.为了研究制绒液中NaOH的浓度、IPA浓度、反应时间和反应温度等，对单晶硅表面形成绒面效果产生的影响，实验过程中我们分别进行了以下实验:第一组NaOH溶液的浓度实验:控制IPA浓度为5%，时间25min，温度80℃，改变NaOH溶液的浓度范围:0.5～12%.第二组IPA浓度实验:控制NaOH溶液浓度为1.57%，时间25 min，温度80℃，改变IPA浓度范围:0～20%.第三组反应时间实验:控制NaOH溶液浓度为1.57%，IPA浓度为5%，温度80℃，改变反应时间范围:0～40 min.第四组反应温度实验:控制NaOH溶液浓度为1.57%，IPA浓度为5%，时间25 min，改变反应温度范围:70～90℃.（注:以上温度均为反应过程中利用温度计实测的溶液温度）当NaOH溶液的浓度较低时，参与反应的NaOH量很小，不能对硅片表面起到很好的腐蚀作用，如图3 （a）所示.图3（a）为NaOH溶液的浓度为0.5%时，制备绒面的特点是:金字塔的覆盖率较低（非常稀疏），尺寸不一，且分布不均.由于良好的绒面结构要求金字塔尺寸均匀，且覆盖整个硅片表面，所以这种绒面结构并不符合要求.当NaOH溶液的浓度从1%增加2%时，硅片表面的金字塔结构将逐渐变密，尺寸渐趋均匀.图3（b）和图3（c）分别是NaOH溶液的浓度为1.57%和2%时，硅片表面制备的绒面情况.如图3（b）和图3（c）所示，此范围内绒面的特点是:金字塔尺寸基本一致（其平均尺寸约为2μm），分布均匀（覆盖率约100%）.此时，用肉眼观察发现硅片表面呈灰暗色.在保持温度80℃不变的条件下，使NaOH溶液的浓度从2%增加至10%时，制备的金字塔逐渐变小，最终完全消失，如图3（c）和图2（b）所示.由于此浓度范围内，NaOH溶液与硅片表面反应过于剧烈，NaOH溶液表现为各向同性腐蚀性质（即呈现出抛光液的性质）.基于以上结果可见，最优的NaOH溶液的浓度范围为1%～2%.通过对比试验发现:在这一最优浓度范围内，最佳的NaOH浓度为1.57%.在制绒过程中，IPA起的作用是降低硅片表面张力（即降低OH-浓度），促进氢气泡从硅片表面脱附，增强制绒腐蚀过程的各向异性因子〔7-8〕.当IPA浓度处于0～3%范围时，受硅片表面张力及氢气泡在硅片表面长时间停留的影响，硅片各向异性腐蚀的效果很差.图4（a）是IPA溶液的浓度为0时，硅片表面制绒情况.此时金字塔的尺寸较小，且金字塔形状不规则，但覆盖率较高.当IPA浓度从3%增加8%时，IPA对NaOH溶液制绒过程起到了明显的调节作用，可获得较高的各向异性因子.图4（b）为IPA浓度5%时，硅片表面的制绒情况.此时金字塔形状规则，尺寸较小，覆盖率较高.当IPA浓度从8%增加20%时，一方面制绒过程产生的氢气泡迅速脱离硅片表面，加快了制绒反应速率，很难形成小金字塔结构;另一方面，过量的IPA破坏了不同晶面上的OH-离子浓度分布情况，导致各向异性因子变差，金字塔形状将变得不规则.图4（c）为IPA浓度10%时，硅片表面制备金字塔情况.因为规则且均匀分布的金字塔结构，是获得较小反射率的必要条件，所以最优的IPA浓度范围是3%～8%，且对比发现:IPA浓度为5%时，制绒效果最佳.制绒过程需要一定的反应时间，但过长的反应时间也会对形成的金字塔结构产生不利影响〔9〕.当制绒时间0～15分钟时，硅片表面仅生成了少量的金字塔结构，且金字塔结构的覆盖率较低，如图5（a）所示.当制绒时间为15～25分钟时，硅片表面的金字塔结构逐渐变密，如图5（b）所示.当制绒时间大于25分钟时，金字塔结构逐渐消失，如图5（c）所示.对比不同制绒时间发现最佳的制绒时间为24～26分钟.此反应时间，可使形成的金字塔结构布满整个硅片表面.将硅片放入溶液后，待腐蚀的硅表面吸附着Na＋，H＋，OH-和SiO32-等离子.若要使反应持续进行，必须不断从硅片表面将Na＋和SiO32-运走，并提供新的OH-与硅反应，否则制绒化反应很难进行〔10〕.各类离子输运过程主要通过热运动来完成，且输运速率随温度升高而加快.当温度小于75℃时，织构化反应很难进行，金字塔结构的形状并不完整、尺寸很小，但覆盖率较高，如图6（a）所示.当温度从80℃增加85℃时，制备的金字塔尺寸将逐渐变大，如图6（b）和图6（c）所示.当温度大于85℃时，形成的金字塔尺寸持续增加，但均匀性变差.可见最优的制绒温度范围为80℃～85℃.因为温度偏高时，IPA挥发速率加快，所以试验获得的最优温度为80℃.本文比较详细地分析了影响单晶硅制绒过程的几个基本因素，优化了NaOH溶液的浓度、IPA浓度、反应时间和反应温度等基本参数，得到了最优制绒工艺条件，即NaOH浓度为1.57%，IPA的浓度为5%，制绒时间为25分钟和制绒温度为80℃.【相关文献】〔1〕International Energy Agency（IEA），Technology Roadmap:Solar photovoltaic energy〔R〕，10/2010.〔2〕何祚庥.北京、内蒙古和东北地区的未来——太阳能、风能、水能的互补〔J〕，2012，33（1）:74-82.〔3〕王强，张雅凡.自适应太阳能供电路灯的系统设计〔J〕，2012，33（1）:83-91.〔4〕Baker-Finch SC，McIntosh K R.Reflection distributions of texturedmonocrystalline silicon:implications for silicon solar cells〔J〕.Progress in Photovoltaics:Research and Applications，2013，21（5）:960-971.〔5〕Seidel H，Csepregi L，Heuberger A，et al.Anisotropic etching of crystalline silicon in alkaline solutions I.Orientation dependence and behavior of passivation layers〔J〕.Journal of the electrochemical society，1990，137（11）:3612-3626.〔6〕Seidel H，Csepregi L，Heuberger A，et al.Anisotropic etching of crystalline silicon in alkaline solutions I.Orientation dependence and behavior of passivation layers〔J〕.Journal of the electrochemical society，1990，137（11）:3612-3626.〔7〕Vazsonyi E，De Clercq K，Einhaus R，et al.Improved anisotropic etching process for industrial texturing of silicon solar cells〔J〕.Solar energy materials and solar cells，1999，57（2）:179-188.〔8〕Ou W Y，Zhang Y，Li H L，et al.Effects of IPA on texturing process formono-crystalline silicon solar cell in TMAH solution〔C〕//Materials Science Forum.2011，685:31-37.〔9〕Lee D B.Anisotropic etching of silicon〔J〕.Journal of Applied physics，1969，40（11）:4569-4574.〔10〕崔容强，秦蕙兰.绒面硅太阳电池的研究〔J〕.太阳能学报，1980，1（2）:189-196.。

单晶硅表面金字塔生长过程的实验研究单晶硅表面金字塔生长是一种在单晶硅表面形成金字塔结构的方法。

这种方法可以在单晶硅表面形成微小的金字塔结构，具有很高的表面积和反射率。

因此，单晶硅表面金字塔生长过程的实验研究在很多领域都有广泛的应用。

单晶硅表面金字塔生长的实验研究通常采用溅射或化学气相沉积技术。

在溅射法中，通常使用电子束或离子束将硅溅射到单晶硅表面上，从而形成金字塔结构。

在化学气相沉积法中，通常使用化学气相沉积法将硅沉积到单晶硅表面上，形成金字塔结构。

在单晶硅表面金字塔生长的实验研究中，通常需要控制多种因素，如沉积压力、温度、溅射能量等。

这些因素可以影响金字塔生长的效率和质量。

因此，在进行单晶硅表面金字塔生长的实验研究时，应注意控制这些因素，以保证实验结果的可靠性。

单晶硅表面金字塔生长的实验研究可以应用于许多领域，如光学领域、生物医学领域等。

在光学领域，单晶硅表面金字塔结构可以用作光学元件，具有很高的反射率和表面积，可以用于提高光学器件的性能。

在生物医学领域，单晶硅表面金字塔结构可以用作生物传感器，可以提高生物样品的检测效率。

此外，单晶硅表面金字塔生长的实验研究还可以用于材料科学领域，如用于研究表面性质、改善材料的力学性能等。

总的来说，单晶硅表面金字塔生长的实验研究对于多个领域都具有重要的应用价值，为提高材料性能、改善光学器件性能、提高生物样品检测效率等提供了重要的支持。

在进行单晶硅表面金字塔生长的实验研究时，通常需要使用专业的实验设备和测量仪器。

例如，在溅射法中，可以使用电子束溅射装置或离子束溅射装置进行实验。

在化学气相沉积法中，可以使用化学气相沉积装置进行实验。

此外，在进行单晶硅表面金字塔生长的实验研究时，还需要使用相应的测量仪器进行表征。

例如，可以使用扫描电子显微镜、红外光谱仪、表面粗糙度测量仪等测量仪器进行表征。

这些测量仪器可以帮助研究人员了解金字塔生长过程中所形成的金字塔结构的形貌、化学组成、表面粗糙度等性质。

单晶硅制绒溶液使用时间与金字塔尺寸、反射率之间的关系研究摘要：本文给出了单晶硅制绒基本机理，分析了在稳定的制绒工艺下，单晶硅制绒溶液使用时间对硅片表面金字塔尺寸、反射率的影响。

通过对比实验，采用扫描电子显微镜（SEM）观察、D8积分式绒面反射仪、电子称与秒表来分析研究制绒溶液使用时间与实验硅片表面金字塔尺寸、反射率的关系，最终结论为制绒溶液在连续生产状态下，随着制绒溶液使用时间的延长，硅片表面金字塔尺寸变大，反射率提高。

连续生产状态下，制绒溶液的最佳使用时间为8小时，极限使用时间为16小时。

关键词：单晶硅；金字塔尺寸；反射率；溶液使用时间.单晶硅制绒通常使用无机碱性溶液来腐蚀单晶硅片[1]。

在较高温度下，碱性溶液与硅会发生如下化学反应：Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑由于单晶硅的特殊晶体结构，利用碱性溶液对单晶硅片的各向异性腐蚀特性，（100）晶面的单晶硅片经碱性溶液的各向异性腐蚀后最终在表面形成由（111）面组成的四方锥体，即为“金字塔”结构[2]。

各向异性腐蚀是指硅的不同晶向具有不同的腐蚀速率[3]。

晶体硅的（100）面与（111）面腐蚀速率之比称为各向异性因子[4]。

在较低浓度的碱性溶液中单晶硅（100）面和（111）面腐蚀速率的差别较大，（100）面的腐蚀速率是（111）面的腐蚀速率的10倍以上，有的各向异性因子甚至高达（100）[5]。

制绒后硅片表面布满了金字塔结构，由陷光原理可得知，当光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，从而增加吸收率，最终提高光生电流密度[6]。

1 单晶硅制绒工艺步骤工艺步骤：（1）制绒上料→超声清洗→纯水隔离→制绒→QDR→纯水清洗→HF酸处理→纯水清洗→下料；（2）酸洗上料→HF处理→纯水清洗→HCl处理→喷淋→漂洗→下料。

制绒、酸洗分开是为了避免在硅片表面形成酸雾。

2 制绒溶液使用时间与硅片表面金字塔尺寸、反射率间关系的确定目前单晶硅太阳能电池片生产过程中，采用碱性溶液对其表面进行腐蚀，形成金字塔结构绒面，生产工艺已经非常成熟、稳定。