作者：张海音
目前，多晶硅表面的腐蚀通常采用各向同性酸腐蚀技术，主要利用HN03/HF/H20溶液对多晶硅进行腐蚀，使其表面密集分布着陷阱坑。酸与硅的反应可以看作局部电化学过程，在反应发生之处形成阳极和阴极，在反应的过程中有电流在它们之间流过。阳极上的反应是硅溶解，阴极上的反应是HNO3的消耗，具体反应式如下。
阳极：
S1+2H20+nh+→Si02+4H++(4-n)e- S102+ 6HF→ H2SiF6+ 2H20
阴极：
HN03+3H+→ N0+2H20+3h+
总反应式：
3Si+4HN03+ 18HF—}3H2SlF6+ 4NO+8H20+3(4-n)h++3(4-n)e-
硅与酸腐蚀液的反应速率很快，而且随着工艺参数的波动较大。在绒面制备过程中，难以对反应过程进行精确控制，导致硅绒面织构发生大的变化，从而影响多晶硅表面腐蚀坑分布和腐蚀深度，进而影响电池转换效率。更重要的是，硅与酸腐蚀液的高反应速率容易导致在硅表面出现大量峡谷式深沟槽，在太阳能电池后期制作的钝化过程中，沉积原子很难达到深沟槽的底部和侧面，导致硅表面与电极之间有较大接触裂纹，从而产生较大的接触电阻和漏电流。为了改善酸腐蚀过程中因反应速度过快带来的一系列问题，国内外学者对不同缓和剂的酸腐蚀体系做了大量研究。例如，如在HNO3，HF和去离子水混合腐蚀液的基础上，采用磷酸与硫酸为缓和剂刻蚀多晶硅表面。张发云在HN03，HF和去离子水混合液中添加NaH2P04．H2O制备了一种具有均匀腐蚀坑、表面陷光效果较好的绒面，绒面发射率可达16.5%~17.5%。本文针对酸性添加剂对多晶硅酸腐蚀制绒工艺的影响和作用进行了研究，旨在提高多晶硅电池的转换效率．
1实验制备
1.1酸性添加剂的制备
本实验中酸性添加剂的主要成分为硫酸（分析纯）、亚硫酸钠（分析纯）和去离子水，按一定配比配制而成。
1.2绒面制备
实验所用的硅片是产业化生产的硼掺杂p型多晶硅片，其尺寸为156 mmx156 mm，电阻率为1.0~3.0 Ω·cm，厚度约为180 um。反应槽采用RENA-InTex湿法腐蚀制绒机，反应温度为6℃，腐蚀时间为150 s。腐蚀液由49%的HF溶液、65%的HNO5溶液、去离子水和酸性添加剂按比例混合而成二用扫描电子显微镜(SEM)观察实验所得样品的表面形貌；用全波长积分式反射仪测试其表面反射特性。实验条件及样品编号见表1。
1.3电池制作
在制绒实验基础上，对每组硅片用POCl3液态源扩散制备p-n结；经湿法刻蚀及去表面磷硅玻璃：用PECVD方法制备氮化硅减反射膜：用丝网印刷铝背场和电极；用快速烧结炉制备接触电极。在25 0C、AMl.5标准光谱条件下，测试所制备电池性能的参数。
2结果与讨论
2.1酸腐蚀混合液对硅片表面形貌的影响
图1为在腐蚀温度为6℃、腐蚀时间为150 s条件下，采用不同比例的酸腐蚀液所制备的多晶硅绒面微观形貌图。
从图1(a)可以看出，多晶硅片A表面分布着开口为3.0~3.5卜Lm的腐蚀坑。这种腐蚀坑开口大，腐蚀坑密度低，导致绒面表面的反射率较高。图1(b)~(d)分别为添加不同比例酸性添加剂的腐蚀液对硅片B1—B3表面腐蚀的效果图。由图1(b)~(d)可见，随添加剂溶度增加，多晶硅表面腐蚀坑开口先增后降，当HN03/HF/酸性添加剂的溶度比为8:1:0.4时，绒面表面开口最小，平均开口宽度为2.7um，腐蚀坑细小而均匀。这种微观结构可以使光在硅片表面多次减反射吸收，从而降低了表面发射率。各组多晶硅片绒面颗粒大小列于表2。
图2是添加不同比例酸性添加剂制绒后多晶硅片绒面断面腐蚀深度SEM图。从样品SEM图可以看出，当HN03/HF/酸性添加剂的溶度比为8:1:0.2时，断面腐蚀深度为2.86～3.66um。由于酸性添加剂的添加比例较小，此时反应速率还较大，从图2(a)可以看出，多晶硅片Bl表面存在深峡谷式沟槽，这种沟槽式腐蚀坑能增加硅表面与电极之间接触电阻和漏电流。随着酸性添加剂添加比例提高，反应速率得到有效控制，当HNO3/HF/酸性添加剂的溶度比为8:1:0.4时，多晶硅片B2表面深峡谷式沟槽明显减小，断面平均腐蚀深度为2.12 um左右。各组多晶硅片绒面腐蚀深度见表3。
2.2绒面反射谱分析
硅片的表面反射率是评价绒面效果最重要的指标。图3是不同溶度配比下多晶硅表面反射率曲线谱。对比图3中的4条曲线可以看出：HN03/HF/酸缓和剂的溶度比为8:1:0.4时，酸腐蚀后的绒面反射率最低（曲线B2），对应波长600nm的反射率为21.87%。
2.3电学参数研究
表4列出了各制绒T艺制备样品的电学性能参数。
由表4可见，B2组对应的电池转换效率最高，同时短路电流Isc最大，这与绒面陷光效果有直接关系。同时，均匀分布在绒面表面的细小腐蚀坑，能有效地降低硅与电极间的接触电阻，从而降低电池的漏电效果。从表4中可知，B2组的漏电最低。
3结论
本文研究了酸缓和剂对酸腐蚀制绒的多晶硅绒面织构及反射率的影响。研究结果表明：传统酸腐蚀制绒的多晶硅绒面腐蚀颗粒大，表面反射率较高；当腐蚀液中加入酸性添加剂后，绒面表面呈现密集分布的细小均匀腐蚀坑，有效地降低了绒面反射率，减少电池产生的漏电：当腐蚀液中HN03/HF/酸性添加剂的溶度比为8:1:0.4时，所制备绒面的反射率最低，为21.87%，其转换效率最高。
4摘要：
采用各向同性腐蚀法制备多品硅绒面，通常使用的腐蚀液为HNO，和HF的混合溶液，增加适量酸性添加剂，可以有效地改进制绒效果，提高多晶硅电池转换效率。文章研究了酸性添加剂在不同酸腐蚀液浓度配比条件下制备的绒面特性。研究结果表明，腐蚀液中加入酸性添加剂后，绒面表面腐蚀坑细小均匀，有效地降低了绒面反射率，减少了电池产生的漏电；当腐蚀液中HI\O3/HF/酸性添加剂的浓度比为8:1:0.4时，所制备绒面的反射率达到最低值，为21.87%，其转换效率最高。
