研究目的
采用改进的金属辅助蚀刻法研究高纵横比硅微柱阵列太阳能电池微结构的制备。
研究成果
该研究成功展示了一种改进的MAE方法，用于制造具有光滑侧壁的高纵横比微柱，实现了17.26%的最高太阳能电池效率。在蚀刻溶液中使用乙醇并提高HF浓度是减少孔隙率和不良横向蚀刻的关键。未来通过改进表面钝化和金属化工艺可进一步提升性能。
研究不足
研究指出，表面复合和串联电阻随微柱长度增加而上升，从而限制了超长微柱的效率。此外，长时间暴露于蚀刻溶液的样品背面可能出现更高的复合速率。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用光刻和金属辅助蚀刻（MAE）方法制备高度有序的硅微柱。通过探索以乙醇为溶剂及调整MAE溶液中不同HF浓度来改善表面质量。
2：样品选择与数据来源：
使用电阻率为1–10 Ω cm的p型双面抛光硅（100）晶圆。制备过程包括标准掺杂、SiO2/SiNx钝化及金属化步骤。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于磷掺杂的SEMCO Engineering LYDOP（POCl3）炉、用于沉积SiNx:H层的SEMCO Engineering直接等离子体PECVD系统，以及用于金属扩散和烧结的BTU International传送带炉。材料包括HF、H2O2、乙醇及MAE工艺用金膜。
4：乙醇及MAE工艺用金膜。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：过程包含光刻、金膜蒸发、采用不同溶液与时间的MAE蚀刻、掺杂、钝化及金属化。每次样品蚀刻均使用新鲜配制的溶液。
5：数据分析方法：
在A.M. 1.5 G标准条件下，使用AAA级太阳模拟器分析太阳能电池的性能参数，包括短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）、填充因子（FF）及转换效率。
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SEMCO Engineering LYDOP (POCl3) furnace
LYDOP
SEMCO Engineering
Used for phosphorus doping of the samples.
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SEMCO Engineering Direct Plasma PECVD system
Direct Plasma PECVD
SEMCO Engineering
Used for depositing SiNx:H layers on the front surfaces as an antireflection coating.
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BTU International conveyor belt furnace
6 zones
BTU International
Used for metal diffusion and sintering at ~800 °C peak temperature.
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AAA class solar simulator
Used for electrical characterization of the micropillar array solar cells under A.M. 1.5 G conditions.
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