一层银纳米颗粒，0.002M AgN03+4M HF，反应时间50s ；
[0046](3)将沉积完银纳米颗粒的硅片浸入溶液中进行腐蚀，0.3M H2O2+1.5M HF得到纳米孔洞结构，反应时间在180s。；
[0047](4)将腐蚀完的黑硅片浸入溶液中进行清洗，去除残留银纳米颗粒，H2O2=NH 40H =I: 3，反应时间在180s;
[0048](5)将制备好的黑硅浸入溶液中进行刻蚀，制备得到倒金字塔黑硅结构。利用NSR溶液对硅的各向异性腐蚀作用，NH4F (40% ): H2O2: H2O=I: 2: 4，反应温度为50°C，反应时间300s。
[0049]实施例结果:如图1所示，制备态黑硅结构为孔径近lOOnm，孔深500nm的纳米孔结构，且残留许多微小结构在纳米孔结构上。如图2所示，经过NSR与双氧水混合溶液扩孔后，黑硅结构成为倒金字塔结构，开口处边长约200-300nm，深度约150_250nm，且分布均匀。如图3所示，50°C扩孔后倒金字塔结构具有较优的减反射效果，可见光波段(400-900nm)反射率为9.4%，虽然相比制备态黑硅的4.7%有所提高，但由于倒金字塔易于被钝化，与后续的电池工艺能更加匹配，对于黑硅电池效率的提高有较大贡献。
[0050]实施例2
[0051](I)先用含有硫酸的酸性过氧化氢对多晶硅进行酸性氧化清洗，在用含胺的弱碱性过氧化氢进行碱性氧化清洗，接着用稀的氢氟酸溶液进行清洗，最后用含盐酸的酸性过氧化氢进行酸性氧化清洗，在每次清洗中间都要用超纯水(DI水)进行漂洗，最后再用低沸点有机溶剂进行干燥。
[0052](2)在硅片表面浸入溶液中沉积一层银纳米颗粒，0.002M AgN03+4M HF，反应时间50s ；
[0053](3)将沉积完银纳米颗粒的硅片浸入溶液中进行腐蚀，0.3M H2O2+1.5M HF得到纳米孔洞结构，反应时间在180s。；
[0054](4)将腐蚀完的黑硅片浸入溶液中进行清洗，去除残留银纳米颗粒，H2O2=NH 40H =I: 3，反应时间在180s;
[0055](5)将制备好的黑硅浸入溶液中进行刻蚀，制备得到倒金字塔黑硅结构。利用NSR溶液对硅的各向异性腐蚀作用，NH4F (40% ): H2O2: H2O=I: 2: 4，反应温度为50°C，反应时间420s。
[0056]实施例结果:增加扩孔时间后倒金字塔相比实施例1，孔径有增大到500nm，扩孔形貌随时间增长而变大。但倒金字塔结构与单晶硅微米级金字塔类似，具有优异的减反射效果，可见光波段(400-900nm)反射率为9.9%。
[0057]实施例3
[0058](I)先用含有硫酸的酸性过氧化氢对多晶硅进行酸性氧化清洗，在用含胺的弱碱性过氧化氢进行碱性氧化清洗，接着用稀的氢氟酸溶液进行清洗，最后用含盐酸的酸性过氧化氢进行酸性氧化清洗，在每次清洗中间都要用超纯水(DI水)进行漂洗，最后再用低沸点有机溶剂进行干燥。
[0059](2)在硅片表面浸入溶液中沉积一层银纳米颗粒，0.002M AgN03+4M HF，反应时间50s ；
[0060](3)将沉积完银纳米颗粒的硅片浸入溶液中进行腐蚀，0.3M H2O2+1.5M HF得到纳米孔洞结构，反应时间在240s。；
[0061](4)将腐蚀完的黑硅片浸入溶液中进行清洗，去除残留银纳米颗粒，H2O2: NH4OH=I: 3，反应时间在180s ；
[0062](5)将制备好的黑硅浸入溶液中进行刻蚀，制备得到倒金字塔黑硅结构。利用NSR溶液对硅的各向异性腐蚀作用，NH4F (40% ): H2O2: H2O=I: 2: 4，反应温度为50°C，反应时间300s。
[0063]实施例结果:黑硅纳米孔变深后，扩孔后结构较深，相比实施例1结果，倒金字塔孔径接近，孔深较深。可见光波段(400-900nm)的反射率为9.1%。
[0064]实施例4
[0065](I)先用含有硫酸的酸性过氧化氢对多晶硅进行酸性氧化清洗，在用含胺的弱碱性过氧化氢进行碱性氧化清洗，接着用稀的氢氟酸溶液进行清洗，最后用含盐酸的酸性过氧化氢进行酸性氧化清洗，在每次清洗中间都要用超纯水(DI水)进行漂洗，最后再用低沸点有机溶剂进行干燥。
[0066](2)在硅片表面浸入溶液中沉积一层银纳米颗粒，0.002M AgN03+4M HF，反应时间50s ；
[0067](3)将沉积完银纳米颗粒的硅片浸入溶液中进行腐蚀，0.3M H2O2+1.5M HF得到纳米孔洞结构，反应时间在30-300s。；
[0068](4)将腐蚀完的黑硅片浸入溶液中进行清洗，去除残留银纳米颗粒，H2O2: NH4OH=I: 3，反应时间在180s ；
[0069](5)将制备好的黑硅浸入溶液中进行刻蚀，制备得到倒金字塔黑硅结构。利用NSR溶液对硅的各向异性腐蚀作用，NH4F (40% ): H2O2: H2O=I: 2: 4，反应温度为40°C，反应时间300s。
[0070]实施例结果:降低扩孔温度后，反应速率下降，且各向异性效果差，因此形成的倒金字塔相对不规则。尽管如此，40°C扩孔后倒金字塔结构仍具有较优的减反射效果(可见光波段的反射率为9.8% )，对于黑硅电池效率的提高有较大贡献。
[0071]实施例5
[0072](I)先用含有硫酸的酸性过氧化氢对多晶硅进行酸性氧化清洗，在用含胺的弱碱性过氧化氢进行碱性氧化清洗，接着用稀的氢氟酸溶液进行清洗，最后用含盐酸的酸性过氧化氢进行酸性氧化清洗，在每次清洗中间都要用超纯水(DI水)进行漂洗，最后再用低沸点有机溶剂进行干燥。
[0073](2)在硅片表面浸入溶液中沉积一层银纳米颗粒，0.02MAgN03+8M HF，反应时间50s ；
[0074](3)将沉积完银纳米颗粒的硅片浸入溶液中进行腐蚀，0.8M H202+6M HF得到纳米孔洞结构，反应时间在240s。；
[0075](4)将腐蚀完的黑硅片浸入溶液中进行清洗，去除残留银纳米颗粒，H2O2: NH4OH=I: 3，反应时间在180s ；
[0076](5)将制备好的黑硅浸入溶液中进行刻蚀，制备得到倒金字塔黑硅结构。利用NSR溶液对硅的各向异性腐蚀作用，NH4F (40% ): H2O2: H2O=I: 2: 4，反应温度为50°C，反应时间300s。
[0077]实施例结果:黑硅制备工艺(MACE)改变后，导致黑硅结构致密且较深，相比实施例I结果，扩孔后形成的倒金字塔孔径变小，孔深较深。可见光波段(400-900nm)的反射率为 8.
[0078]实施例6
[0079](I)先用含有硫酸的酸性过氧化氢对多晶硅进行酸性氧化清洗，在用含胺的弱碱性过氧化氢进行碱性氧化清洗，接着用稀的氢氟酸溶液进行清洗，最后用含盐酸的酸性过氧化氢进行酸性氧化清洗，在每次清洗中间都要用超纯水(DI水)进行漂洗，最后再用低沸点有机溶剂进行干燥。
[0080](2)在硅片表面浸入溶液中沉积一层银纳米颗粒，0.002M AgN03+4M HF，反应时间50s ；
[0081](3)将沉积完银纳米颗粒的硅片浸入溶液中进行腐蚀，0.3M H2O2+1.5M HF得到纳米孔洞结构，反应时间在240s。；
[0082](4)将腐蚀完的黑硅片浸入溶液中进行清洗，去除残留银纳米颗粒，H2O2: NH4OH=I: 3，反应时间在180s ；
[0083](5)将制备好的黑硅浸入溶液中进行刻蚀，制备得到倒金字塔黑硅结构。利用NSR溶液对硅的各向异性腐蚀作用，NH4F (40% ): H2O2: H2O = I: 4: 4，反应温度为50°C，反应时间300s。
[0084]实施例结果:加大NSR溶液中双氧水比例，使刻蚀作用更强，相比实施例1的结果，硅片接近抛光效果，金字塔结构被刻蚀接近平整，减反射效果下降。
【主权项】
1.一种用于高效太阳电池多晶黑硅结构，其特征在于该结构为纳米级均匀分布的倒金字塔结构，在具备优异减反射效果的同时易于钝化，可用于制备高效黑硅太阳电池。2.一种用于高效太阳电池多晶黑硅结构的液相制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤: (1)、对硅片表面进行清洗，在硅片表面浸入溶液一中沉积一层银纳米颗粒，纳米颗粒大小为50nm左右，溶液温度为室温。 (2)、将沉积完银纳米颗粒的硅片浸入溶液二中进行腐蚀，得到孔径50-100nm，孔深500nm的纳米孔洞结构，溶液温度为室温。 (3)、将腐蚀完的黑硅片浸入溶液三中进行清洗，去除残留银纳米颗粒，溶液温度为室温。 (4)、将制备好的黑硅浸入溶液四中进行刻蚀，制备得到边长100-500nm，深度100-500nm的均匀分布的倒金字塔黑硅结构。3.根据权利要求2所述一种用于高效太阳电池的多晶黑硅结构液相制备方法，其特征在于:所述的多晶硅片电阻率1-3 Ω.cm，厚度200 ± 20 μ m。4.根据权利要求2所述用于高效太阳电池的多晶黑硅结构液相制备方法，其特征在于:所述工艺中所用的试剂纯度均不小于99.99%。5.根据权利要求2所述用于高效太阳电池的多晶黑硅结构液相制备方法，其特征在于:第(I)步中溶液一组成为0.001-0.02M AgN03+0.1-10M HF，反应时间为10_60s。6.根据权利要求2所述用于高效太阳电池的多晶黑硅结构液相制备方法，其特征在于:第(2)步中溶液二组成为0.1-1M H202+1-10M HF，反应时间为30-300s。7.根据权利要求2所述用于高效太阳电池的黑硅结构液相制备方法，其特征在于:第(3)步中溶液三组成为H2O2: NH4OH = I: 3，反应时间为180s。8.根据权利要求2所述用于高效太阳电池的黑硅结构液相制备方法，其特征在于:第(4)步中溶液四为NSR(Nano-Structure-RebuiIding)溶液，其组成为 NH4F (40 % ): H2O2= 1:1-1: 4，浓度为50%-100%，反应温度为30-60°C，反应时间为60-600s。
【专利摘要】本发明公开一种用于高效太阳电池的多晶黑硅结构及其液相制备方法。其制备方法包括：(1)对硅片进行预清洗；(2)利用金属辅助化学腐蚀(MACE)技术，在硅片表面制备黑硅结构；(3)采用NSR(Nano-Structure-Rebuilding)溶液对黑硅结构进行优化处理。最后形成一种易于钝化的均匀分布的倒金字塔结构。本发明是一种利用NSR溶液对黑硅结构进行优化处理的方法，在高转换效率的多晶黑硅太阳电池制备中有巨大的应用潜力。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/0236, C30B33/10
【公开号】CN105140343
【申请号】CN201510551033
【发明人】沈鸿烈, 蒋晔, 王威
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月31日