Спосіб одержання поверхневої текстури

Спосіб одержання поверхневої текстури, який полягає в тому, що пластину кремнію горизонтально поміщають у розчин ізотропного кислотного травника при кімнатній температурі, який відрізняється тим, що розчин ізотропного кислотного травника додатково містить активатор поверхні та інгібітор поверхневих реакцій травлення - органічну сполуку з функціональною амідною групою Винахід відноситься до способів одержання наперед заданої геометрії поверхні для фотоелектричних перетворювачів (ФЕП) - пристроїв, які призначені для перетворення сонячної енергії в електричну Для підвищення ефективності роботи ФЕП важливим є мінімізація оптичних втрат на відбиванні падаючого світлового потоку з одночасним збільшенням ефективної площі фронтальної поверхні приладу Переважно для таких цілей застосовують процеси текстурування фронтальної поверхні ФЕП ВІДОМІ споотби одержання текстурованих поверхонь для перетворювачів ґрунтуються на використанні, як анізотропного травлення для одержання розорієнтованих пірамід [Conf Record 22 n d IEEE, Photovoltaic Specialists Conf, Las Vegas, 1991, pp 303-308], так і лазерного скрайбування [4th Photovoltaic Co/аг Energy Conf, (Sydney, January 1989) p III] та механічного "пропилювання" [Applied Physics Letters, Vol 48, pp 215-217, 1986] для одержання текстури у вигляді щільно розташованих смуг, а також травлення на дефектах [А Gross, Private Communication, 1990], плазмового [Proc 10th EC Photovoltaic Colar Energy Conf, (Kluwer, Lisbon, April 1991) pp 293-294], лужного [21 s t IEEE Photovoltaic Specialists Conf, (Orlando, May 1990) pp 333-335] та кислотного травлення крізь фотолітографічні шаблони, для одержання наперед заданої геометрії поверхневих текстур фотолітографії, а деякі - ще і перемішування і тому вимагають дорогого обладнання і, ВІДПОВІДНО, Є мало придатними для застосування в масовому виробництві Зокрема анізотропне травлення застосовується виключно для підкладок з кристалографічною орієнтацією (100), лазерне та механічне текстурування не можливо використовувати для тонких пластин, а травлення на дефектах та з використанням фотолітографічних шаблонів є досить дорогим Найбільш близьким по суті є спосіб одержання поверхневої текстури для ФЕП ХІМІЧНИМ способом [Solar Enegry Materials and Solar Cells, 1996, v 40, pp 33-42], який полягає втому, що пластину кремнію горизонтально поміщають у розчин ізотропного кислотного травника при кімнатній температурі При подальшому застосуванні способів інкапсуляції, одержана таким чином текстура, яка характеризується елементарною коміркою у вигляді напівсферичної колони, дозволяє зменшити оптичні втрати на відбитті світлового потоку від поверхні пластини з 37% до 115% Використання такого способу виготовлення поверхневої текстури є складним та вимагає додаткових технологічних операцій фотолітографії та термічного окислення напередполірованої поверхні, а також перемішування розчину Дані результати є співмірними з результатами, отриманими на таких поверхневих текстурах, як канавко-подібна поверхня та інвертовані піраміди, - однак виготовлення поверхневої текстури ізотропним способом є значно простішим і не вимагає складного устаткування, що в свою чергу спрощує технологію виготовлення ФЕП та сприяє зменшенню собівартості Такі способи виготовлення поверхневих текстур є обмеженими щодо їх застосування для різних типів підкладок та є достатньо громіздкими БІЛЬШІСТЬ З НИХ потребують додаткових операцій (О ю 52946 В основу винаходу покладено завдання створити спосіб одержання поверхневої текстури, в якому проведення нових дій хімічної обробки поверхні підкладки дозволило б не використовуючи технологічні операції попередньої поліровки, термічного окислення та фотолітографії одержати ефективну ствітлозахоплюючу поверхневу геометрію, що падалі сприяло б максимілізацм робочого спектрального діапазону ФЕП та більш ефективному використанню світлового потоку, за рахунок збільшення ефективної площі р-n переходу пристрою Поставлене завдання вирішується тим, що у способі одержання поверхневої текстури, пластину кремнію поміщають горизонтально в розчин ізотропного кислотного травника при кімнатній температурі, згідно з винаходом, в якості активатора поверхні та інгибітора поверхневих реакцій травлення використовують додатки органічної сполуки з функціональною амідною групою Використання запропонованого способу ХІМІЧНОГО травлення приводить до швидкого отримання текстурованої поверхні кремнієвої пластини нового типу, яка характеризується елементарною коміркою у вигляді напівеліпсоїда без кристалографічних граней та ребер між комірками Крім цього такий спосіб має наступні переваги - дозволяє виключити додаткові технологічні операції попереднього полірування поверхні, и наступної фотолітографії та термічного окислення, а також перемішування розчину, - використання запропонованого органічного додатку пришвидшує процеси хімічної взаємодії, виключає необхідність використання великих кількостей дорогих додаткових компонентів розчину (напр Н3РО4 в КІЛЬКОСТІ 85% за об в розчині) та інтенсифікує процес травлення в глибину матеріалу Створення на фронтальній поверхні кремнієвої підкладки текстури полягає у ХІМІЧНІЙ взаємодії монокристалічного кремнію з компонентами розчину (концентрованими кислотами) Додавання незначної КІЛЬКОСТІ органічної сполуки з функціональною амідною групою покращує змочування поверхні матеріалу робочим розчином, а отже і сприяє процесам травлення та стабілізує ці процеси В результаті складної хімічної взаємодії стає можливим швидке одержання необхідної форми текстури, яка характеризується низьким інтегральним коефіцієнтом відбиття світлового потоку від поверхні, добре пасивується, а також добре піддається подальшій технологічній обробці з метою отримання кінцевого приладу На Фіг 1 представлено спектри відбиття поверхні в залежності від геометричних розмірів текстури, на Фіг 2 наведено залежність ЛІНІЙНИХ розмірів елементарної комірки текстури від % вмісту ДМФ в розчині У представленому способі одержання поверхневої текстури, пластину кремнію горизонтально поміщають у розчин ізотропного кислотного травника при кімнатній температурі, який готують на основі HF/HNO3 в КІЛЬКОСТІ, яка здатна забезпечити проходження процесів травлення На відміну від класичного ізотропного травника, в якому в якості додатків найчастіше використовується лише оцтова кислота у великій КІЛЬКОСТІ [Курносое А Я , Юдин В В Технология производства полупроводниковых приборов,- М ВШ 1974, -С 59-62], як розчинник та інгибітор реакції, використовували активатор поверхні - амідну сполуку - диметилформамід (ДМФ), який також частково виконує функції інгибітора реакції Дана речовина має здатність добре змочувати поверхню кремнію, нфзаємодіючи з нею і сприяє адсорбції на ній сольватованих іонних комплексів, які окислюють, а потім стравлюють цю поверхню, створюючи при цьому необхідну текстуру В процесі хімічної взаємодії виділяються оксиди нітрогену, які швидко дифундують до поверхні розчину і перемішують його, що робить зайвим використання додаткових методів перемішування розчину Для найбільш ефективного росту поверхневої текстури даного типу кремнієву пластину розташовують в горизонтальному положенні, що забезпечує максимально рівномірну дифузію компонентів у електроліті Травлення в електролітах, до складу яких входять лише розчини кислот HF і НМОз у необхідному співвідношенн і не дає можливості одержання високоефективної текстури, оскільки вимагає кращого змочування поверхні кремнієвих пластин Саме для цього і використано ДМФ, хімічна будова якого та його відсотковий вміст у розчині впливає на отримання наперед заданої форми і розмірів поверхневої текстури Найбільш вдалим видом поверхневої текстури є така, що характеризується елементарною коміркою у вигляді напівеліпсоїда з діаметром її поперечного перерізу від одного мікрометра до кількох десядків мікрометрів, яка є найкращою для наступних технологічних операцій і саме така поверхня одержується в даному випадку (Фіг 1) Ця текстура і забезпечує максимальне поверхневе поглинання світлового потоку, який падає на поверхню пластини Як видно з Фіг 2, введення активуючого додатку спочатку стимулює процес формування такої текстури, однак вміст його більше 3-5% в розчині негативно впливатиме на ці процеси Це можна пояснити взаємодією органічного додатку з концентрованою HNO3 і його окисленням, що приводить до збіднення розчину на ІЧОз, та сповільненя процесів травлення поверхні Процеси травленя тривають кілька хвилин і не потребують додаткового нагріву, так як це може привести до суттєвого пришвидшення ХІМІЧНИХ реакцій, а тим самим до зайвої витрати матеріалів 52946 й IS Й ~Ч2 Фіг.2 ФІГ.1 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24