[发明专利]基于湿法刻蚀硅表面镶嵌Ag纳米线陷光结构的制备方法

摘要

本发明涉及基于湿法刻蚀硅表面镶嵌Ag纳米线陷光结构的制备方法，本发明采用低功率超声分散的手段，在乙醇溶液中对Ag纳米线进行有效的分散；将分散好的Ag纳米线通过旋涂的方式均匀涂布于硅片的表面；通过退火的方式，提高Ag纳米线与硅片之间的接触。通过刻蚀液刻蚀，将Ag纳米线镶嵌入硅表面，制备出新型复合陷光降阻增效结构。该结构显著的增大Ag纳米线与硅表面的接触面积，同时在可见光频谱范围内极大的提升Ag纳米线在硅内的陷光能力。本发明的设计与制备工艺为提高硅薄膜太阳能电池与LED等器件的效率提供新的技术手段。

主权项

1.基于湿法刻蚀硅表面镶嵌Ag纳米线陷光结构的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：a. 清洗硅片：将硅片浸泡于分析纯丙酮中，常温条件下浸泡2min，将丙酮浸泡过的硅片放入盛有去离子水的超声波容器中，清洗5 min；用CP4A洗液，对超声波处理的硅片进行表面划痕处理，至表面粗糙度小于1nm；将经CP4A洗液处理的硅片放入7%氢氟酸水溶液中，浸泡5～10 min，将氢氟酸水溶液处理的硅片浸泡于盛有去离子水的超声波容器中，清洗3～5min，得到表面清洁的硅片，用氮气将表面清洁的硅片吹干，保存在干燥器内；b. 配制Ag纳米线悬浊液：将直径为80～200nm，长度为10～50μm的Ag纳米线加入到盛有乙醇的超声波容器中，Ag纳米线和乙醇的质量比为1:100，在功率密度为0.5～1.5W/cm3的超声下分散3～5分钟，得到Ag纳米线悬浊液；c.制备Ag纳米线硅片：采用旋涂仪将Ag纳米线悬浊液均匀旋涂于步骤a制备的表面清洁的硅片上，得到Ag纳米线硅片；d. 制备退火Ag纳米线硅片：在氮气保护下，将Ag纳米线硅片在250～450℃条件下，退火2～3 h，空冷至常温，得到退火Ag纳米线硅片；e. 制备Ag纳米线镶嵌于硅片：刻蚀液在常温下刻蚀步骤d制备的Ag纳米线硅片30～120 s，将Ag纳米线镶嵌于硅片；f. 用去离子水清洗步骤e得到的Ag纳米线镶嵌于硅片表面，用氮气吹干，放入干燥箱；g.用扫描电镜研究Ag纳米线在硅片表面的镶嵌情况，并通过有限元FDTD模拟展示Ag纳米线在硅片表面的陷光性能；所述CP4A是由质量分数为40%的氢氟酸水溶液、乙酸、质量分数为65%‑68%的硝酸水溶液和超纯水按照体积比3:5:3:22的组合物；所述刻蚀液是HF、H2O2和H2O按照体积比为1:5:10的混合液。