新型多孔硅结构及快速腐蚀的研究

• 作 者: 陈平
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 电化学技术 多孔硅 P型宏孔阵列 太阳能领域 快速腐蚀工艺

多孔硅作为一种新型功能材料，以其大高比面积、高深宽比以及工艺参数灵活等特性，在能源、生物、化学等领域有重要的应用价值。本文围绕多孔硅在太阳能等新能源方面的应用潜力，探索研究了高深宽比P型宏孔阵列、N型双层孔结构、宏多孔硅薄膜的电化学制备方法，成功实现了一种快速腐蚀制备高质量P型随机宏孔的方法，为多孔硅在新能源领域的应用进行了有意义的探索。　　
本论文的主要工作如下：　　
(1)对P型宏孔阵列的制备条件进行了实验研究。通过在氢氟酸-乙醇腐蚀溶液中加入添加剂CTAC，在P型宏孔阵列的电化学腐蚀过程中使孔壁得到有效的保护，制得了高深宽比的宏孔阵列，并从分子结构导致的添加剂亲水疏水角度出发，解释了在P型宏孔阵列腐蚀过程中CATC所起的作用。P型多孔硅在硅太阳能电池系统的抗反射层应用中有独特优势，P型宏孔阵列制备技术方面的研究有重要的实用价值。　　
(2)仿照自然界树叶的复合层结构，研究实现了N型双层的多孔硅结构。在无背面光照的条件下，通过在腐蚀液中使用强氧化剂成功制备了上层直孔、下层海绵状孔结构的“仿生”双层多孔硅结构，在改善太阳能俘获效率、提高太阳能转换效率的实现技术方面进行了有益的尝试。　　
(3)通过调节腐蚀液中双氧水的浓度等参数，用大电流剥落的方法在N型低阻硅片上成功制得了孔径仅有100nm左右的总面积达到lcm2的多孔硅薄膜，这种薄膜工艺应用于太阳能电池制造，具有比传统层级转移薄膜工艺更好的成本优势。　　
(4)研究发现了一种快速腐蚀制备高质量P型宏多孔硅的方法，获得了高达1900μm/h的腐蚀速率，系迄今报道中最快的P型宏孔腐蚀速率，显示出P型宏多孔硅在太阳能等领域的应用中提高制造效率的应用潜力。