一种微纳复合结构单晶硅片的制绒方法技术

本发明专利技术公开一种微纳复合结构单晶硅片的制绒方法，包括以下步骤：步骤一、单晶硅片的清洗；步骤二、单晶硅碱性制绒；步骤三、去离子水清洗并吹干；步骤四、氧化锌沉积；步骤五、去离子水清洗并烘干。本发明专利技术方法可以在单晶硅小金字塔结构内形成氧化锌纳米花结构，可以大幅降低单晶硅的反射率。本发明专利技术可以在碱性刻蚀制绒后的金字塔结构内形成氧化锌纳米花结构，可以大幅降低单晶硅片的反射率。该方法较之现有的其它制备硅片绒面复合绒面结构的方法要新颖简单，各步工艺简单，无需复杂的仪器和模板，因而有良好的应用和发展前景。所制备的微纳复合结构单晶硅片制绒结构有望在新型纳米光电器件等领域获得应用。

A method of making micro nano composite single crystal silicon wafer

The invention discloses a micro nano composite structure of silicon texturing method, which comprises the following steps: cleaning a silicon wafer, and silicon; step two alkaline texturing; step three, deionized water clean and dry; step four, Zinc Oxide deposition; step five, deionized water washing and drying. The method can form a Zinc Oxide nano flower structure in the monocrystalline silicon small Pyramid structure, and can greatly reduce the reflectivity of the monocrystalline silicon. The Zinc Oxide nano flower structure can be formed in the Pyramid structure after the alkaline etching and texturing, and the reflectivity of the monocrystalline silicon wafers can be greatly reduced. Compared with other methods, the method is simple and easy to use, and it has the advantages of simple process, no complicated instruments and templates, so it has a good application and development prospect. The structure of the micro nano composite single crystal silicon wafer is expected to be applied in the field of new nano photoelectric devices.

【技术实现步骤摘要】
一种微纳复合结构单晶硅片的制绒方法
本专利技术属于单晶硅太阳电池领域，具体涉及一种微纳复合结构单晶硅片的制绒方法。
技术介绍
单晶硅片：硅的单晶体，是一种具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。用于制造半导体器件、太阳能电池等。近些年来，传统单晶硅太阳电池采用碱和醇的混合溶液对晶面进行腐蚀，在硅片表面形成类似“金字塔”的绒面结构，如说明书附图图1所示。绒面结构的形成增加了硅片表面的反射界面，使入射的太阳光可以在硅片表面多次反射，以降低太阳光在硅片表面的反射率，从而得到增强了入射太阳光的利用的目的。目前主要的减反射措施有刻蚀硅衬底、在硅衬底表面或电池的受光面采用酸、碱湿法化学刻蚀技术制备减反射膜，但是这些制绒后的单晶硅片表面反射率依然很高，而且一般需要复杂设备、操作成本较高，一直是制约单晶硅太阳电池效率提高的制约因素之一。因此在硅片表面设计新的减反射结构，增加光吸收从而提高太阳能电池的转换效率是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术中的不足，提供一种快速、程序简便、制备成本低的微纳二级复合结构硅片制绒结构的方法，以获得比表面积大的硅片，从而提供硅片对太阳光的陷光效果，本专利技术具有简单实用的特点，为大规模快速、高效、低成本的硅片复合制绒结构提供了新的方案。为实现上述专利技术目的，所述微纳复合结构硅片制绒结构通过以下步骤实现：步骤一、单晶硅片的清洗；步骤二、单晶硅碱性制绒；步骤三、去离子水清洗并吹干；步骤四、氧化锌沉积；步骤五、去离子水清洗并烘干。上述方案中，步骤一的单晶硅片的清洗：单晶硅片分别经过在丙酮、异丙醇、去离子水中进行超声清洗一定时间，然后在一定浓度的HF酸中酸洗一定时间，去除硅片表面的氧化物。上述方案中，步骤二的单晶硅碱性制绒：放置上述清洗后的单晶硅片于一定质量比的氢氧化钠和异丙醇的混合溶液中，在水浴锅中一定温度下制绒30分钟。上述方案中，步骤三的去离子水清洗并吹干：制绒完成后，用去离子水清洗一定时间后，用氮气吹干。上述方案中，步骤四的氧化锌沉积:以石墨和上述单晶硅片作为工作电极，以氯化锌、柠檬酸和氯化钾的混合液作为生长氧化锌纳米花的沉积液，在一定温度和恒电位的条件下沉积一定时间。上述方案中，步骤五的清洗烘干产物：取出生长氧化锌的单晶硅片使用去离子水冲洗，并置于烘箱中一定温度下烘干一定时间,最后获得干燥的氧化锌微纳二级复合结构硅片制绒结构。上述方案中，步骤一中硅片依次在丙酮、异丙醇、去离子水中进行超声清洗3分钟，然后在10％的HF酸溶液中酸洗3分钟，去除硅片表面的氧化物。上述方案中，步骤二中氢氧化钠和异丙醇的质量比为1：7，形成一定质量比的刻蚀液。上述方案中，步骤三中去离子水对硅片超声清洗3分钟，洗去硅片表面残留的HF酸溶液。上述方案中，步骤四中锌盐与钾盐的摩尔比为2.5-1，所述柠檬酸与钾盐的摩尔比为0.1-1，形成一定摩尔比的生长氧化锌纳米花的沉积液。上述方案中，步骤四中沉积条件为加热温度为90℃、恒电位为1.5V和沉积时间为5min。上述方案中，步骤五中沉积氧化锌后的单晶硅片在去离子水冲洗3次，并置于烘箱中100℃烘干15min。烘干后即得到所述的一种微纳复合结构硅片制绒结构。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的一种微纳复合结构单晶硅片制绒方法，可以在碱性刻蚀制绒后的金字塔结构内形成氧化锌纳米花结构，可以大幅降低单晶硅片的反射率。该方法较之现有的其它制备硅片绒面复合绒面结构的方法要新颖简单，各步工艺简单，无需复杂的仪器和模板，因而有良好的应用和发展前景。所制备的微纳复合结构单晶硅片制绒结构有望在新型纳米光电器件等领域获得应用。附图说明图1所示为只采用碱性刻蚀后的硅片绒面结构的低倍扫描电子显微镜照片(标尺为2μm)。图2所示为根据本专利技术实施提供的方法制备得到的微纳复合结构单晶硅片制绒结构的高倍扫描电子显微镜照片(标尺为2μm)。图3所示为根据本专利技术实施提供的方法制备得到的微纳复合结构单晶硅片制绒结构的反射率与只采用碱性刻蚀后的硅片绒面结构反射率的对比图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。所述实施例中的M为mol/L。本专利技术中，所述的微纳复合结构单晶硅片制绒结构是采用碱性刻蚀和电化学沉积相结合方法制备的，所述微纳复合结构单晶硅片的制绒方法包括以下步骤：步骤一、单晶硅片的清洗：将单晶硅片依次在0.1M盐酸、蒸馏水、丙酮、蒸馏水中进行超声清洗3分钟，用氮气吹干，待用。步骤二、单晶硅碱性制绒：将氢氧化钠和异丙醇按照1:7的质量比在温度80℃水浴中制绒30分钟。步骤三、去离子水清洗并吹干：制绒完成后，用去离子水漂洗硅片3分钟后用氮气吹干。步骤四、氧化锌沉积：以石墨和上述单晶硅片作为工作电极，以氯化锌、柠檬酸和氯化钾(摩尔比2.5:1:0.1)混合液作为生长氧化锌纳米花的沉积液，搅拌10分钟后，将其在90℃的条件下加热、设置电化学的恒电位为1.5V，沉积时间为5min后，便可在单晶硅片上沉积生长氧化锌纳米花。步骤五、去离子水清洗并烘干：取出生长氧化锌的衬底单晶硅片后，使用去离子水进行冲洗3次后，置于烘箱中100℃下烘干15min，最后获得干燥的微纳复合结构单晶硅片制绒结构。从图1和图2中可以看出，本专利技术实施例提供的碱性刻蚀和电化学沉积相结合的方法可获得一种微纳复合结构硅片制绒结构。从图3中可以看出只采用碱性刻蚀后的硅片和该专利技术中一种微纳复合结构硅片制绒结构的反射率的对比图，本专利技术的微纳复合结构硅片制绒结构的反射率在800nm处的反射率为5.54％，而只采用碱性刻蚀后的硅片在800nm处的反射率则为16.29％，故本专利技术的微纳复合结构硅片制绒结构更能有效地降低硅片的反射率。该专利技术制备的微纳复合结构单晶硅片制绒结构不仅具有单晶硅碱性制绒的金字塔结构，并且能在金字塔的基础之上制备氧化锌纳米花结构，此复合硅片绒面结构的反射率比仅仅采用单晶硅片碱性制绒的金字塔结构的反射率更低。相比目前传统制绒方法，本专利技术工艺简单、成本低、操作方便，快速，可控性好且无污染，而且无需模板等复杂的辅助仪器，适合于大批量制备复合微纳单晶硅制绒结构。综上所述，上文中已经用一般性说明、具体实施方式对本专利技术作了详尽的描述，但在本专利技术基础上，在不偏离本专利技术的基础上所做的修改或改进，均属于本专利技术专利涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微纳复合结构单晶硅片的制绒方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、单晶硅片的清洗；步骤二、单晶硅碱性制绒，在NaOH和异丙醇的以一定质量比例进行混合的混合液中进行金字塔结构的碱性制绒；步骤三、去离子水清洗并吹干；步骤四、氧化锌沉积，采用电化学沉积法，以石墨和制绒后的单晶硅片作为工作电极，以氯化锌、氯化钾和柠檬酸以一定摩尔比混合的混合液作为生长氧化锌纳米花的沉积液，在一定温度和恒电位的条件下沉积一定时间；步骤五、取出沉积生长氧化锌的单晶硅片去离子水清洗并烘干，获得干燥的微纳复合结构单晶硅片的制绒结构。

【技术特征摘要】
1.一种微纳复合结构单晶硅片的制绒方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、单晶硅片的清洗；步骤二、单晶硅碱性制绒，在NaOH和异丙醇的以一定质量比例进行混合的混合液中进行金字塔结构的碱性制绒；步骤三、去离子水清洗并吹干；步骤四、氧化锌沉积，采用电化学沉积法，以石墨和制绒后的单晶硅片作为工作电极，以氯化锌、氯化钾和柠檬酸以一定摩尔比混合的混合液作为生长氧化锌纳米花的沉积液，在一定温度和恒电位的条件下沉积一定时间；步骤五、取出沉积生长氧化锌的单晶硅片去离子水清洗并烘干，获得干燥的微纳复合结构单晶硅片的制绒结构。2.根据权利要求1所述的一种微纳复合结构单晶硅片的制绒方法，其特征在于，所述步骤一的单晶硅片的清洗步骤为：单晶硅片分别经过丙酮、异丙醇、去离子水中进行超声清洗一定时间，然后在一定浓度的HF酸中酸洗一定时间，去除硅片表面的氧化物。3.根据权利要求2所述的一种微纳复合结构单晶硅片的制绒方法，其特征在于，所述单晶硅片...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔芬，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32