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本研究对黑硅的形成进行了两步短湿蚀刻处理所建议的结构包括两个步骤 。 第一步：湿酸性蚀刻凹坑状形态 ， 具有降低纹理化温度的新解决方案；第二步：通过金属辅助蚀刻(MAE)获得的导线结构 。 由于纹理制作过程中对表面发育的控制和表面缺陷的限制 ， 因此选择了该工艺的温度 。 与在环境温度下的蚀刻相比 ， 这可以保持更好的少数载体寿命在酸性纹理的顶部 ， 形成的导线的优化高度为350nm所得的黑硅结构在300-1100nm波长范围内的有效反射率为3.65% 。 本文旨在降低硅太阳能电池正面的反射率 ， 从而导致光伏转换过程中太阳辐射的增加 。 为此目的 ， 在晶片的顶部产生表面纹理 ， 从而通过多次反射（至少两次）降低反射率 。
在描述MAE过程的模型中 ， 氧化剂最好在金属催化剂表面还原 ， 孔(h+)从金属催化剂注入Si ， 电子(e?)从Si转移到金属催化剂 。 金属催化剂下的硅具有最大的孔穴浓度 ， 因此硅的氧化和溶解优先发生在金属催化剂下纳米线可以在抛光的硅片上形成 。 一般来说 ， 其中的关键因素是结构的高度和粗糙度 ， 它们影响有效载流子寿命 ， 从而影响太阳能电池的效率 。
讨论了在表面抛光或酸性或碱性溶液中纹理的硅片上 ， 黑硅结构的形成问题 ， 这项工作的新颖之处在于将在低温下获得的酸性结构结合起来 ， 在保持良好的载流子寿命的同时提供了良好的光学性能 。 实验中使用的硅晶片“作为切割” ， p型 ， 0.5-3Wcm多晶晶片“瑞士晶片BG” ， 方形25cm2200μm厚 ， 样品的初始制备包括丙醇和丙酮的表面机械洗涤 ， 然后 ， 晶片首先在丙酮中清洗 ， 然后在高温下的丙醇浴中清洗 。 从酸性纹理化开始 ， 以导线形成结束 ， 分两步制备了黑硅 。 一般来说 ， 这两种工艺都是在化学浴中进行的 ， 生产成本低 ， 交货时间快 ， 在生产线上存在实施的可能性 。 特别注意通过用去离子(DI)水冲洗和彻底干燥来适当清洗样品 。
形状和温和的斜坡 。 在大多数情况下 ， 矿坑的横截面可以被描述为一个圆的切割 。 除浓度外 ， 还有两个因素影响表面形貌：工艺时间和蚀刻剂的温度 。 此外 ， 对它们进行了相似的表面形貌修饰 ， 但表面结构的机理不同 。 时间的减少可能是凹坑发育的一个限制因素 ， 而温度的降低降低了化学蚀刻的反应性 。 最后 ， 使用上述组合物 ， 在10-12°C的温度下 ， 持续60秒 ， 获得具有良好光电性能的适当纹理 。 低温下酸性硅晶片（平面图和截面）的表面形貌如图所示2和图3 。
采用原子力显微镜测定了粗糙度对样品进行了5cm×5cm的检查 ， 但所示面积要小得多：25μm×25μm 。 图4显示了所选的AFM图像 ， 但是 ， 粗糙度值是至少10张图像的平均值通过AFM技术 ， 可以确定物体的轮廓 ， 因此 ， 对凹坑的大小、形状和斜率进行了分析蚀刻工艺条件对凹坑的形态有很大的影响然而 ， 矿坑的横截面总是圆形的 ， 并有典型的平缓坡度在剖面中可见的任何偏差都可能与AFM测量方法有关粗糙度和相关参数因刻蚀工艺温度而不同 。
从扫描电镜和AFM图像来看 ， 很明显 ， 蚀刻的凹坑结构类似于晶片上的孔否则降低蚀刻剂温度会增加偏度值 ， 并使其在10°C以下的温度下变为正量 ， 代表山状结构 。 因此 ， 镁硅晶片表面仍有蚀刻的凹坑 ， 但其形状深而窄对于原子力显微镜尖端 ， 这种形貌代表了锯片切割后的硅片晶貌 。 此外 ， 值得注意的是 ， 对于如此狭窄而深的结构 ， AFM尖端不能完全复制形状 ， 因为它没有到达坑的底部因此 ， 这样的结构将不会被提出 。
为了进一步研究 ， 我们选择了10°C制备酸性纹理的晶片 。 对于这些样品 ， 少数载体寿命（热钝化后）高于室温下纹理的晶片 ， 分别为15.3μs和10.8μs 。 因此 ， 可以在保持良好的光学性能的同时提供更好的电学性能 。 此时 ， 完成了黑硅形成的第一步采用扫描电镜技术分析了高度、平面视野的形貌和横截面 。 可以看出 ， 钢丝的高度与蚀刻时间大致呈线性关系 。 当需要导线的特定长度时 ， 这一点很重要 。
【通过两步湿法刻蚀法制备黑硅】在图中7显示了不同蚀刻时间的导线结构在300~1100nm波长范围内的反射光谱 ， 反射率降低最高的是晶片与线蚀刻在5分钟内 ， 这个样品表现得像一个光陷阱 ， 光线在电线之间反射无限次 。 对于电线较长的样品 ， 反射率更高 ， 可能电线之间的空间足够宽 ， 足以失去来自样品的太阳辐射 ， 而有效介质并没有阻止来自前界面的光反射 。
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