Texturization of crystalline silicon by metal assisted chemical etching

• Autorzy: Lipiński P.

Warianty tytułu

PL

Teksturowanie krystalicznego krzemu metodą chemicznego trawienia ze wspomaganiem metalu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes optical and structural properties of porous silicon and textured surfaces obtained by metal-assisted chemical etching (MAE). Catalytic palladium clusters were deposited on polycrystalline Si by immersing wafers in PdCl2 aqueous solution. Then, the palladium covered wafers were etched in a HF:H2O2:H2O solution. The black porous silicon showed a very small effective reflectivity of about 2.3%. Investigation by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) indicated that the Pd clusters were deeply sunk in the silicon. Additional etching with HF:HNO3 solution formed the textured surface with macroporous structure. It was shown, that the effective reflectivity could be changed in the wide range from 9.8 to 15.4 % depending on the etching time. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) indicated the presence of metallic Pd on the PS surface (0.06 at. %). It was shown that after additional etching, the Pd metal fraction is reduced to about 0.02 at. %.

PL

Artykuł przedstawia optyczne i strukturalne własności krzemu porowatego i teksturowanych powierzchni wytworzonych metodą trawienia chemicznego ze wspomaganiem metalu. Katalityczne cząstki palladu osadzono metodą zanurzenia płytek krzemowych w wodnym roztworze PdCl2. Płytki krzemowe pokryte klasterami palladu trawiono w roztworze HF:H2O2:H2O. Uzyskano tzw. czarny krzem charakteryzujący się bardzo małym efektywnym współczynnikiem odbicia około 2,3%. Badania za pomocą wysokorozdzielczego transmisyjnego mikroskopu elektronowego (HRTEM) wykazały, że klastery Pd są głęboko zanurzone w krzemie. Dodatkowe trawienie chemiczne w roztworze HF:HNO3 uformowało teksturowane powierzchnie z makroporowatą strukturą. Pokazano, że efektywny współczynnik odbicia może być zmieniany w szerokich granicach od 9,8 do 15,4% w zależności od czasu trawienia. Badania za pomocą spektroskopii fotoelektronów generowanych przez promieniowanie X (XPS) wykazały istnienie metalicznych cząstek Pd na powierzchni krzemu porowatego 0,06% at. Dodatkowe trawienie chemiczne spowodowało zmniejszenie koncentracji palladu do około 0,02% at.

Słowa kluczowe

EN

metal-assisted chemical etching; polycrystalline silicon; texturization; silicon solar cells

PL

metoda chemicznego trawienia ze wspomaganiem metalu; krystaliczny krzem; teksturowanie; krzemowe ogniwa słoneczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 781--783
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lipiński P.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk W Krakowie,

Bibliografia

• [1] Koynov S., Brandt M. S., and Stutzmann M.: Black nonreflecting silicon surfaces for solar cells. Appl. Phys. Lett. 88 (2006) 203107.
• [2] Hadjersi T., Gabouze N., Kooij E. S., Zinine A., Ababou A., Chergui W., and Cherga H.: Metal-assisted chemical etching in HF/Na2S2O8 or HF/ KMnO4 produces porous silicon. Thin Solid Films 459 (2004) 271-275.
• [3] Bastide S., Chartier C., Vard C., Levy-Clement C., Le Quang N., Goaer G., Monna R., and Rondel N.: Multicrystalline Si texturization by metalassisted chemical etching for solar cell applications. In Proc. 22nd Europ. Photovolt. Solar. En. Conf., (eds. G. Willeke, H. Ossenbrink, and P. Helm, WIP-Renewable Energies, Munich, Germany, 2007) 1278-1281.
• [4] Chartier C., Bastide S., Levy-Clement C.: Metal-assisted wet chemical etching of crystalline silicon. In Proc. 22nd Europ. Photovolt. Solar. En. Conf., (eds. G. Willeke, H. Ossenbrink, and P. Helm, WIP-Renewable Energies, Munich, Germany, 2007) 1231-1234.
• [5] Tsujino K., Matsumara M., Nishimoto Y.: Texturization of multicrystalline silicon wafers for solar cells by chemical treatment using metallic catalyst. Solar Energy Mat. & Solar Cells 90 (2006) 100-110.
• [6] Nishioka K., Sueto T., Saito N.: Formation of antireflection nanostructure for silicon solar cell using catalyst of single nano-sized silver particle. Applied Surface Science 255 (2009) 9504-9507.
• [7] Lipiński M.: Macroporous texturing of multicrystalline silicon for solar cells. Archives of Metallurgy and Materials 1 (2008) 185-187.
• [8] Lipiński M., Cichoszewski J.: Proceedings of the 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference, Texturization By Metal-Assisted Chemical Etching For Silicon Solar Cells (2008)1911-1914.
• [9] Lipiński M., Cichoszewski J. J.: Silicon solar cells with texturization by metal-assisted chemical etching. 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Hamburg, Germany (2009) 1950-1953.
• [10] Lipiński M., Cichoszewski J., Socha R. P., Piotrowski T.: Porous silikon formation by metal-assisted chemical etching. Proceedings of the III National Conference on Nanotechnology NANO 2009, ACTA PHYSICA POLONICA A, Vol. 116 (2009) S-117-S.