[发明专利]一种用于硅纳米阵列的渗透钝化方法

说明书

本发明涉及硅纳米阵列技术领域，提出了一种用于硅纳米阵列的渗透钝化方法，包括以下步骤：将钝化溶液滴到硅纳米阵列表面，静置至渗透，完成钝化。通过上述技术方案，1)解决了硅纳米阵列的钝化难题，有效、高质量的钝化物理刻蚀、化学刻蚀制备的硅纳米阵列，消除现有钝化方案所需的大型真空设备，简化工艺、降低成本、提高安全性；2)渗透钝化硅纳米阵列，使得硅纳米阵列同时具备低反射损失以及低复合损失功能，满足逆俄歇反常光伏效应(即一个光子产生两对电子‑空穴对)的两个必要条件，使得外量子效率大于100％，有望突破单结晶体硅电池效率的SQ理论极限，获得更高的电池光电转换效率。

技术领域

本发明涉及硅纳米阵列技术领域，具体的，涉及一种用于硅纳米阵列的渗透钝化方法。

背景技术

硅纳米阵列结构能有效降低入射光的反射，增加光的吸收，但由于硅纳米阵列比表面积大、表面复合中心多等问题，绝大多数光生载流子在表面复合损失掉，阻碍了光能向电能的有效转换，目前缺乏有效的高质量的钝化技术抑制载流子的表面复合。

现有的硅纳米阵列钝化技术包括采用高温热氧化法在硅纳米阵列表面生长二氧化硅(SiO₂)、使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)真空设备制备非晶硅、氮化硅(SiN_x)以及原子层沉积(ALD)制备氧化铝(Al₂O₃)等介电薄膜钝化层，使其生长在硅纳米阵列的表面，钝化表面缺陷。

硅纳米阵列的制备方法主要可以分为物理刻蚀和化学刻蚀两大类，不同方法制备的硅纳米阵列表面形貌不同，钝化的难易程度也不相同，相较于物理刻蚀形成规则排列、孔隙较大的锥状硅纳米阵列，化学刻蚀制备的线状硅纳米阵列具有随机排列、孔隙大小不一、表面缺陷更多等特点，因而更难以钝化，如图1所示。

不论是物理刻蚀制备的硅纳米阵列，还是化学刻蚀制备的硅纳米阵列，现有的高温热氧化法制备SiO₂、PECVD制备非晶硅、SiN_x等介电薄膜钝化层均无法完整、均匀地生长在硅纳米阵列的表面，特别是硅纳米阵列的底部，因此无法有效钝化硅纳米阵列的表面缺陷。

针对物理刻蚀制备的硅纳米阵列，目前只有通过ALD制备的Al₂O₃介电薄膜能生长在硅纳米阵列的表面，在一定程度上解决其钝化问题；针对化学刻蚀制备的硅纳米阵列，因其线状结构、孔隙大小不均、表面缺陷多等特点，ALD沉积Al₂O₃也不能有效解决其表面复合的问题。

除此之外，现有的钝化材料如SiN_x，Al₂O₃等，需要使用PECVD、ALD等大型设备，存在成本高昂、工艺复杂并涉及危险气源、不易大规模生产等问题，如何简化钝化工艺，有效、高质量的完成钝化是本行业一直以来难以解决的技术难题。

发明内容

本发明提出一种用于硅纳米阵列的渗透钝化方法，解决了硅纳米阵列的钝化难题，有效、高质量的钝化物理刻蚀、化学刻蚀制备的硅纳米阵列，消除现有钝化方案所需的大型真空设备，简化工艺、降低成本、提高安全性。

本发明的技术方案如下：

一种用于硅纳米阵列的渗透钝化方法，包括以下步骤：钝化溶液滴到硅纳米阵列表面，静置至渗透，完成钝化。

作为进一步的技术方案，完成钝化后，可以通过旋涂法、刮涂法等制备成薄膜。

作为进一步的技术方案，所述钝化溶液为有机溶液或无机溶液；

所述有机溶液选自具有磺酸基、磷酸基、羧酸基的有机化合物与溶剂混合制备得到溶液；

所述无机溶液选自碘酒、硫酸或亚硫酸。

作为进一步的技术方案，所述钝化溶液具有渗透进入纳米硅孔隙的能力。