金属辅助化学刻蚀法制备尺寸可控的硅纳米线

为制备粗细均匀、大长度的硅纳米线,通过金属辅助化学刻蚀方法,以银作为辅助金属,利用场发射扫描电镜(FESEM)和FIB/SEM双束系统作为检测手段,结合微加工工艺,研究了不同的反应离子刻蚀时间和化学刻蚀时间对制备的硅纳米线的尺寸和形貌的影响。结果表明,通过该方法制备的硅纳米线粗细均匀、长度较大。控制反应离子刻蚀时间和化学刻蚀反应时间,可以控制硅纳米线的形貌与尺寸。     

硅纳米线表面喷墨打印纳米银油墨的SERS性能研究

在金属辅助化学刻蚀法制备的硅纳米线表面,通过喷墨打印纳米银油墨制备了银纳米粒子/硅纳米线复合结构基底.通过调节刻蚀时间和刻蚀温度,探究硅纳米线的微观形貌变化,及其对基底表面增强拉曼散射(SERS)活性的影响.实验结果表明,硅纳米线的长度随着刻蚀时间的延长而增加.当刻蚀温度为40℃、刻蚀时间为8 min时,能够激发更强的SERS信号.银纳米粒子/硅纳米线对探针分子罗丹明6G的最低检测限为10^-7mol·L^-1.     

无掩模选择性制备硅纳米线阵列及其光致发光

基于金属辅助硅化学刻蚀发展了一种无掩模选择性区域制备硅纳米线阵列的方法, 并利用该方法成功制备了图形化的硅纳米线阵列. 扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM) 分析表明, 所制备的硅纳米线阵列是高质量的多孔微纳米结构, 并利用拉曼光谱仪研究了室温下硅纳米线阵列的光致发光特性. 结果表明, 硅纳米线阵列可实现有效的光发射, 发光波峰为663 nm. 该方法工艺简单、有效, 可潜在地应用于构筑硅基光电集成器件.     

锂离子电池三维多孔硅/银复合材料负极设计及性能

以商品单质硅为原料,利用金属辅助化学刻蚀方法结合化学镀方法制备了三维多孔硅/银复合负极材料,采用X射线粉末衍射仪、场发射扫描电镜及比表面与孔隙度分析仪对其组成、结构、比表面积及孔隙率进行研究,随后对其电化学性能进行研究.结果表明,三维多孔硅呈现狭缝型的介孔,平均孔径宽度为12.5 nm,比表面积达到6.083 m2/g...     

尺寸形貌对硅纳米锥阵列结构反射特性的影响

为了探讨不同尺度和形貌的硅纳米锥阵列结构表面的光学特性,采用基于纳米粒子自组装薄膜掩蔽的亚微米干法刻蚀工艺,在硅基材表面制备了纳米锥阵列结构,并对纳米锥阵列结构进行了形貌表征及光学测试。结果表明,采用SF6和C4F8混合气体,其体积流量分别为12sccm和27sccm,功率750 W,偏压25V时,可以获得光学减反射性能优异的纳米锥阵列结构。通过调节刻蚀时长获得形貌相似而尺寸不同的硅纳米锥阵列结构。200nm和400nm周期硅纳米锥阵列结构表面具有2%～3%的反射率,而800nm周期硅纳米锥阵列结构表面则接近于硅基材背面的反射率并高于10%,说明亚波长结构的减反射特性更加显著。从实验上揭示了尺寸形貌对硅纳米锥阵列结构反射特性的影响规律,为进一步研究光学器件方面的应用提供了参考。     

硅纳米线杂化太阳能电池技术探讨

硅纳米线杂化太阳能电池由于具有光吸收范围广、载流子分离和收集能力相对较高、纳米结构可以有效增强光吸收、对无机材料的质量要求不高从而降低电池的成本等优点,成为太阳能电池的研究热点之一。该文回顾了硅纳米线杂化太阳能电池的技术起源,介绍了器件基本结构和工作原理,分析了由硅纳米线阵列和PEDOT:PSS制成的杂化太阳能电池的制备方法,并着重分析了硅纳米线的制备方法,最后探讨了杂化太阳能电池研究实践中面临的问题及目前主要的研究方向。     

增强广谱吸收硅表面

为增强黑硅的广谱吸收性能,在氢氧化钠/异丙醇(NaOH/IPA)体系下对单晶硅进行金字塔表面织构的基础上,采用金纳米粒子辅助湿法化学方法做了进一步刻蚀.利用扫描电子显微镜(SEM)和紫外—可见—近红外分光光度计对表面形貌和反射光谱进行了表征与测量.结果表明:增强广谱吸收硅表面具有纳米/微米双尺寸陷光结构,在350~2 500nm波段平均反射率低于5.5%.     

硅纳米电极超低电压场致电离特性研究

用湿法化学刻蚀制备出具有直立结构的硅纳米线,其平均长度为20μm,平均直径100 nm.将该硅纳米线作为电容式电离结构的一维纳米电极,建立场致电离的测试系统,并在常温常压下测试出电离的全伏安特性,得出了一维纳米电极系统气体电离的规律.测试结果表明,利用湿法化学刻蚀制备的硅纳米线作为一维纳米电极,可以大大降低系统的击穿电压,原因在于它具有较高的场增强因子、小尺寸效应以及高的缺陷密度.     

《中国科学报》:复旦大学制备出效率达18.97%黑硅太阳能电池

正来源:《中国科学报》2016年9月28日复旦大学光科学与工程系陆明课题组利用黑硅材料制备出了高效的太阳能电池.相关研究成果日前发表于《纳米技术》(Nanotechnology),同时入选《Nanotechnology Select》.据悉,该课题组提出了一种提高电池效率的新方法.这种方法采用黑硅材料,制备的电池效率突破国际上同类结构电池的最高水平,达到18.97%.研究者通过在p型单晶Si(100)上扩散磷制备pn结,利用化学刻蚀方法在n型发射极中形成多孔黑硅,其紫外可见光范围反射率低于0.3%.     

溶胶凝胶法制备二氧化硅膜及其无显影气相光刻

为使无显影气相光刻应用于非硅衬底材料的刻蚀,扩宽其应用范围,研究了无显影气相光刻在溶胶 凝胶法制备的二氧化硅膜中的应用。通过对溶胶 凝胶化学过程的分析,考察了凝胶二氧化硅薄膜制备过程中的几个重要工艺参数,制备了结构均匀的二氧化硅薄膜。并将无显影气相光刻的方法应用于这种二氧化硅膜的刻蚀,通过优化后的光刻工艺参数得到了反差明显的光刻图形。     

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

为了提高晶体硅太阳电池的光电转换效率，研究了用等离子增强化学气相沉积（PECVD）的SiNx：H作为晶体硅太阳电池的表面钝化及减反射膜对电池性能的影响，并采用不同的工艺路线制备了不同类型的电池。实验发现：同SiNx：H比较，SiNx:H/SiO2双层光学减反射结构对晶体硅太阳电池能起到更加有效的表面钝化作用，提高了太阳电池的光电转换效率。基于界面物理，提出了一种新的能带模型，解释了用不同实验方法制作的晶体硅太阳池性能的差异。     

低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究

晶体硅太阳电池生产中,降低表面反射率能够提高太阳电池短路电流和转换效率.纳米孔硅的表面反射率极低,但报道中所实现的太阳电池输出参数(开路电压、短路电流、填充因子)都低于金字塔结构表面.采用对比法从光学性能、表面微结构和电极接触上对纳米孔硅和金字塔太阳电池进行比较分析,来研究纳米多孔硅太阳电池转换效率的抑制因素.研究表明短时间腐蚀的纳米孔硅太阳电池表面沉积氮化硅钝化膜后的平均反射率提高.长时间腐蚀的纳米孔硅表面沉积氮化硅后在短波段的反射率极低,因此平均反射率小于金字塔结构表面.但是由于纳米孔硅太阳电池的表面复合率高,而孔壁上附着的毛刺不仅会进一步增大表面复合,还会削弱表面钝化效果,因此短波段激发的光生载流子难以被太阳电池利用.所以,光利用和表面复合是抑制纳米孔硅太阳电池开路电压和短路电流的原因,而过大的串联电阻是纳米孔硅太阳电池短路电流和填充因子低的另一个原因.     

ZnO陷光结构材料的制备及其太阳能电池性能的研究

采用一步低温水溶液法在未制绒的单晶硅材料表面制备ZnO纳米棒阵列陷光结构材料,通过调控生长温度,对纳米棒阵列参数进行调控.利用扫描电子显微镜对不同条件下制备的ZnO纳米棒阵列材料的形貌进行表征,探究生长温度对阵列参数的影响.采用X射线衍射仪、荧光分光光度计、紫外-可见-近红外光谱仪对ZnO纳米棒阵列的晶体结构及光学特性进行分析.结果表明:低温水溶液法制备的ZnO纳米棒阵列结构具有较好的晶体品质、较高的透过率及较好的陷光效果.与2种材料(未制绒的裸硅片、仅有SiN_x减反射层的硅片)的表面相比,陷光结构硅的表面反射率有较大幅度的降低.将该陷光结构材料应用于未制绒且镀有SiN_x减反射层的单晶硅太阳能电池,与裸硅表面材料的太阳能电池相比,该电池的短路电流密度及转换效率分别提高了30.19%和33.87%.该陷光结构材料具有较好的陷光效果,且易于通过调控生长条件对其陷光效果进行优化.     

The use of electro-deoxidation in molten salts to reduce the energy consumption of solar grade silicon and increase the output of PV solar cells

Solar photovoltaics, based upon silicon, are the most popular form of solar cell with efficiencies around 20%. These efficiencies can be further increased by employing light trapping schemes to minimise optical losses through scattering and reflection which enhances the amount of light absorbed and number of photo-carriers generated. Typical approaches employ antireflection coatings (ARCs) or texturise the surface of the silicon disks, so that the structure consists of an array of needles which can absorb most of the light. Usually, these structures are created by leaching the silicon with hydrofluoric-based acids or by reactive ion etching (RIE) methods. This paper reviews some of the methods for improving the energy efficiency of silicon production, and describes the use of electro-deoxidation of SiO2 layers, on silicon, in molten calcium chloride to form nano-porous black silicon (b-Si) structures. By coating b-Si surface with TiO2, a common ARC, extremely black surfaces with negligible reflectance of about 0.1%, are produced, which can have applications for low-cost high efficiency solar cells.     

空间用高效率硅太阳电池

本文阐述空间用高效率PESC硅太阳电池的理论设计和工艺实验研究.将电池设计为浅结密栅,在前表面热生长一超薄SiO_2钝化层,并制作了双层减反射膜,使电池的开路电压、短路电流和填充因子都得到较大改进.在AM1.5光照条件下,短路电流密度高达37.4 mA/cm~2,光电转换效率达到18.03%.     

PECVD沉积氮化硅薄膜在退火过程中的特性变化及在太阳电池中的应用

采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD),在单晶硅衬底上生长氮化硅(SiN)薄膜,再对薄膜进行快速热退火处理,研究了在不同温度下SiN薄膜的退火特性.通过椭圆偏振光仪测量了薄膜厚度和薄膜的折射率,发现退火后薄膜的厚度下降,折射率升高;采用准稳态光电导衰减QSSPCD测少数载流子寿命,发现少子寿命有很大程度的下降.还研究了SiN薄膜对多晶硅电池性能的影响,发现它能较大幅度地提高电池效率.     

选择性发射极太阳电池的制作

文章提供了一种一次扩散制作选择性发射极太阳电池的方法，并利用该方法制作了选择性发射极太阳电池。这种方法所制得的选择性发射极太阳电池比用同种硅材料制得的常规BSF太阳电池具有较大的优势：在氧化工艺后，其少子寿命比常规BSF太阳电池的高，其平均光电转换效率也高出0．6个百分点左右，而其短波段的光谱响应优于常规BSF太阳电池。最后指出了这种方法可以实现选择性发射极硅太阳电池的工业化生产。     

A mask-less scheme to generate nano-honeycomb-textured structures for solar cells

Honeycomb structure is extraordinarily effective to trap light,and the efficiency of solar cell with this texture is as high as 24.4%.In this paper,plasma immersion ion implantation and acid etching are applied to texture multi-crystalline silicon.Surface reflectivity and surface morphology are investigated by UV–Vis–NIR spectrophotometer and field emission scanning electron microscopy,respectively.We found that random nano-honeycomb structures have been formed on silicon surface.The weighted average reflectance is 7.68%from 300 to 1,100 nm wavelength region.We obtained honeycomb-textured solar cells following standard fabrication protocol.These solar cells show obvious better performance in short circuit current density([5.4%)and efficiency(*0.8%absolute)compared with acid-textured cell,while other performance parameters,such as open circuit voltage and fill factor,are not deteriorated.     

场致发射硅尖阵列的研制

研究真空微电子器件场致发射硅尖阵列的制作工艺.利用HNA湿法腐蚀工艺制作场致发射硅尖阵列,比较带胶腐蚀与不带胶腐蚀的不同.采用氧化削尖技术对硅尖进行锐化处理.制作了50×60硅尖阵列,同时给出了硅尖阵列的I-V特性.利用HNA湿法腐蚀制备的硅尖结构与理论分析一致,锐化处理改善了硅尖阴极阵列的场致发射特性.     

基于流态化技术硅粉直接氮化制备氮化硅粉

提出了一种基于流态化技术,利用硅粉直接氮化制备氮化硅粉的新工艺。在常温下,以氮气为载气,将硅粉快速流化并夹带离开供料装置,硅粉和氮气组成的气-固两相流进入到预热器中,预热后的混合物从底部进入到高温悬浮床的高温区,以稀相气力输送的方式连续穿过高温悬浮床,在高温常压下发生燃烧合成反应,最后在出口经冷却装置冷却后,由收集装置收集,得到氮化产物。借助SEM、XRD、元素分析和FTIR等方法分析了氮化产物的形貌、物相组成、化学成分以及价键结构。实验结果表明：对于平均粒径为2.7μm的硅粉,在反应温度为1653K, 反应时间为2.7min时,硅的转化率为53.4%,氮化产物为非晶氮化硅粉。通过理论预测,如果将反应温度升高至1723K,硅粉氮化7.1min后,其转化率可达99%。本文提出的方法可连续制备优质氮化硅粉,而且比现有的其他制备方法具有更高的生产效率。