门户-光伏|太阳能|PV|技术|质量|认证|标准 - 光伏测试网
用户名: 密 码:    找回密码 立即注册 | 找回密码
QQ登录
2023年度N型电池技术发展与设备创新论坛     第四届全球钙钛矿与叠层电池(苏州)产业化论坛暨钙钛矿光伏学术+产业+资本融合创新年会
光伏测试网 测试技术 光伏材料 查看正文

晶​体​硅​太​阳​电​池​设​计​-​制​绒

2014-7-3 11:22| 发布者: echo| 查看: 2458| 评论: 0|来自: 中国光伏测试网

摘要: 单晶制绒(各向异性腐蚀) 硅的各向异性腐蚀是指对硅的不同晶面具用不同的腐蚀速率.各向异性腐蚀剂一般分为两类:一类是有机腐蚀剂,包括EPW和联胺等,另一类无机腐蚀剂,包括无机碱性腐蚀剂,如KOH NaOH LiOH等,我们单晶制 ...
       对于表面张力较小的情形(a),腐蚀产生的气泡在角锥体成核的地方很容易从角锥体尖端逃逸,气泡尺寸较小。因此,腐蚀形成绒面的角锥体尺寸也较小。对于表面张力较大的情形(b),气泡不容易离开硅片表面,在角锥体成核的地方形成气泡隔离,气泡要长大到浮力大于表面附着力时,才从硅片表面离开。因此,这种条件下形成的绒面角锥体尺寸较大。当表面张力达到一定程度后,气泡会形成覆盖面积较大的扁平状,这时如果溶液的粘度又较大的话,气泡就不容易离开硅片表面,这样腐蚀出来的表面平整度和均匀性都很差。  
       实验观察发现,绒面的形成可以分为(a)成核、(b)扩展、(c)绒面3个阶段,如图4所示。成核阶段对绒面覆盖率至关重要,实际上,成核密度高,覆盖率就高;成核密度低,则很难采取补救措施。

图.角锥体形成核到绒面形成的过程

图. 不同表面张力情况下液体中的固体表面气泡形式,(a)液体表面张力小,(b)液体表面张力大。 
       腐蚀液中的硅酸钠作用  
       表面能量可以使用表面活性添加剂混合在溶液中来降低。实际上,腐蚀过程中产生的硅酸钠溶解在溶液中,形成溶胶,产生大量的极性和非极性功能团。它可以显著地降低着腐蚀液的表面张力。可以设想分子微粒的非极性边对硅表面强烈的附着性以及大量-OH功能团移向电解液,产生了水分子和激活的硅表面之间的H-键。在含有适量硅酸钠的制绒液中,腐蚀成核密度很高,只需短时间的腐蚀,硅片表面就几乎布满了角锥体,接近100%的覆盖率。这就提供了一个解决初配液各向异性因子低的解决途径。  
       腐蚀液中的硅酸钠,对溶液的OH –离子浓度起着缓冲剂的作用。因为硅酸钠溶解于水中,当水充分时,极易发生水解。硅酸根SiO3-2与水反应生成硅酸及多硅酸溶胶,钠离子Na+则与水反应生成氢氧化钠以水溶液的形式存在,使溶液呈碱性。这种产物常称为水玻璃。这种溶解反应过程是一种动态平衡,反应平衡点的移动与溶液浓度、溶液中OH –离子的浓度、溶液温度等因素有关。 
       Na2SiO3 + 2H2O →← H2SiO3 + 2NaOH  
       经过反复多次的使用,溶液中硅酸钠浓度增加,溶液的粘度会随着增加。溶液表面张力,界面能量也随之改变。溶液中-OH功能团移向腐蚀反应界面的传输效率逐渐降低,各向异性因子也随着降低。气泡从反应界面的释放也变得缓慢,虽然可以用异丙醇消泡,但是硅的腐蚀速率已大受影响,绒面覆盖率大大降低。导致溶液失效。因此,已经熟化并正常使用的氢氧化钠制绒溶液,需要进行合理的调节维护。调节控制溶液中硅酸钠的含量,可以防止溶液失效。 
       多晶制绒(各向同性腐蚀)  
       硅各向同性腐蚀是指酸腐蚀液对硅的腐蚀速度与晶粒取向无关。酸与硅的反应可以看作局部电化学过程,在反应发生的地方形成了阳极和阴极,反应的过程中有电流在它们之间流过。阳极是硅的溶解反应,阴极是HNO3的消耗反应,  
       阳极:     Si + 2H2O + nh+→SiO2 + 4H+ + (4-n)e-            
                      SiO2 + 6HF→H2SiF6 + 2H2O 
       阴极:     HNO3 + 3H+→NO + 2H2O + 3h+ 
       总反应式: 3Si + 4HNO3 + 18HF→3H2SiF6 + 4NO + 8H2O + 3(4-n)h+ +3(4-n)e- 
       影响各向同性腐蚀的因素 
       1. 温度的影响  
       在高HNO3区的配比下,腐蚀速率与温度的关系,由于在高HNO3区,化学是自催化的,所以有外部催化与无外部催化的曲线重合。从图中看出,腐蚀速率随温度的升高而增大,并呈线性关系,由于在高HNO3区,化学反应受HF的浓度影响,因此,HF浓度越高,腐蚀速率越大。

免责申明:感谢您对TestPV的关注。本网站所发布的信息来源于网友投稿、转载或本站原创,不能保证其准确性和可靠性,仅供参考。如需转载请注明出处及原作者,并请自行承担全部责任。如有版权冲突和其它问题,请及时联系本站进行处理。欢迎广大光伏企业和热爱光伏的人士进行投稿,投稿邮箱:info@testpv.com。

最新评论

 

领跑者创新论坛公众号二维码
回顶部