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长治学院 2013届学士学位毕业论文 强酸对多晶硅片的腐蚀分析 学 号： 姓 名： 汪 凤 林 指导教师： 周 小 芳 专 业： 物 理 学 系 别： 电子信息与物理系 完成日期 2012年05月目录 1引言 1 2多晶硅概述 2 2.1多晶硅简介 2 2.2 多晶硅性质 2 2.3多晶硅的生产 2 2.4多晶硅的应用 3 3 太阳能电池的原理 4 4实验 4 4.1实验原理 4 4.2实验器材 5 4.3实验方案 5 4.4实验结果 5 4.4.1氢氟酸对多晶硅片的腐蚀 5 4.4.2浓硝酸对多晶硅片的腐蚀 6 4.4.3氢氟酸和浓硝酸的混合溶液对多晶硅片的腐蚀 7 5结论 7 6展望 8 参考文献 9 致 谢 11 强酸对多晶硅片的腐蚀分析 专业：物理学 姓名：汪凤林 学号指导老师：周小芳 摘要：本文采用酸腐蚀法对多晶硅片进行腐蚀，所用试剂主要为氢氟酸、浓硝酸及其混合溶液。首先将多晶硅片分别在氢氟酸和浓硝酸中进行腐蚀，研究了多晶硅片在氢氟酸和浓硝酸中腐蚀不同时间的现象，并观察多晶硅片表面形貌变化。同时研究了多晶硅片在氢氟酸和浓硝酸的混合溶液中的腐蚀，对比了多晶硅片分别在氢氟酸和浓硝酸混合溶液不同浓度比（1:3、1:5、1:7）中腐蚀5s的情况，并观察多晶硅片表面形貌变化。结果发现：多晶硅片分别在氢氟酸和浓硝酸中腐蚀时无明显反应现象；不同时间条件下，在氢氟酸和浓硝酸中腐蚀的多晶硅片无明显差别；多晶硅片在氢氟酸和浓硝酸中腐蚀时立即观察到明显反应现象；腐蚀后的多晶硅片表面均比原硅片黑，即腐蚀后的多晶硅片光吸收率提高。并且，多晶硅片在氢氟酸和浓硝酸的混合溶液中反应比较剧烈，且反应受酸环境的影响较为明显。 关键词：多晶硅片；强酸；腐蚀；形貌 1引言 在太阳能的制造工艺中，单晶硅和多晶硅都发挥着非常巨大的作用。从目前来看，要使太阳能具有更为广阔的市场，且被广大销售者所接受，就必须使太阳能能更好地满足人们的需求，因此就必须要求太阳能电池的光电转换能力增强，在单位时间内所产生的电量增大，同时降低生产成本。所以提高太阳能电池的光吸收率是改进太阳能电池的必然要求，而太阳能电池大都以硅为原料，因此硅片表面制绒，降低表面反射率对提高太阳能电池的光电转换能力是非常有效的方法。单晶硅表面制绒目前已通过碱腐蚀法得到了很好地解决[4,5,9]。多晶硅表面制绒还未有理想成果，目前工艺上大都以电化学腐蚀发对多晶硅进行腐蚀，这种方法操作起来较为复杂，同时电压的起伏也会对多晶硅的正常腐蚀产生一定的影响，不利于控制且不利于大面积制绒。采用酸腐蚀法对多晶硅片进行腐蚀，成本相对较低、方法较为简便、利于控制和大面积制绒。本文在此方面作了一定的尝试，研究了多晶硅在什么样的酸环境下能被更好地腐蚀。通过实验，多晶硅在混合酸中腐蚀相对较好，且已初步观察到硅片表面形貌的变化。制作工艺简单且成本低，有较好的发展前景。 2多晶硅概述 2.1多晶硅简介 多晶硅也是单质硅的一种形态，是液态单质硅在过冷条件下凝固而成。凝固时硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，这些晶粒结合起来就结晶成多晶硅。多晶硅在生产生活中有较广泛的应用，如半导体、太阳能电池等。多晶硅是生产单晶硅的最直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。被称为“微电子大厦的基石”。 2.2 多晶硅性质 多晶硅也是单质硅，它具有单质硅的一般性质，在常温下为固态，具有灰色金属光泽。密度为2.32～2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混合酸中，不溶于水。硬度介于锗和石英之间，室温下比较脆，切割时易碎裂。在高温下质会变软，加热至800℃以上具有延展性，1300℃时有明显变形。常温下化学性质不活泼，高温下能与氧气、氮气、硫等发生反应。高温熔融状态下性质极为活泼，几乎能与融合物质发生作用。具有半导体性质，是极为良好的半导体材料。但其导电性受杂质影响极为明显。多晶硅被广泛应用于制造半导体电冰箱、电视机、电子计算机等的基础材料[8]。 2.3多晶硅的生产 在太阳能电池的生产成本中，多晶硅原料占据着主要部分，因此，欲要降低太阳能电池的生产成本，关键是降低多晶硅的生产成本。 多晶硅的生产方法十分复杂，不只是由简单的物理过程和化学过程就可完成。它必须由多种冶金方法结合在一起才能得到最终产品。目前，生产多晶硅的方法只要有西门子法、硅烷法、酸提纯法等，