(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211204030.5 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 河北大学 地址 071000 河北省保定市五四东路180号 (72)发明人 陈剑辉　周欣　陈兵兵　张旭宁　 郭建新　闫小兵　高青　王淑芳　 傅广生　 (74)专利代理 机构 石家庄领皓专利代理有限公 司 13130 专利代理师 薛琳 (51)Int.Cl. H01L 31/18(2006.01) H01L 31/20(2006.01) B82B 3/00(2006.01) B82Y 40/00(2011.01)H01L 31/0216(2014.01) (54)发明名称 一种用于 硅纳米阵列的渗透钝 化方法 (57)摘要 本发明涉及硅纳米阵列技术领域， 提出了一 种用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 包括以下步 骤： 将钝化溶液滴到硅纳米阵列表面， 静置至渗 透， 完成钝化。 通过上述技术方案， 1)解决了硅纳 米阵列的钝化难题， 有效、 高质量的钝化物理刻 蚀、 化学刻蚀制备的硅纳米阵列， 消除现有钝化 方案所需的大型真空设备， 简化工艺、 降低成本、 提高安全性； 2)渗透钝化硅纳米阵列， 使得硅纳 米阵列同时具备低反射损失以及低复合损失功 能， 满足逆俄歇反常光伏效应(即一个光子产生 两对电子 ‑空穴对)的两个必要条件， 使得外量子 效率大于100％， 有望突破单结晶体硅电池效率 的SQ理论极限， 获得更高的电池光电转换效率。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115528139 A 2022.12.27 CN 115528139 A 1.一种用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 钝化溶液滴到硅 纳米阵列表面， 静置 至渗透， 完成钝 化。 2.根据权利要求1所述的用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 其特征在于， 完成钝化后， 可以通过旋 涂法、 刮涂法等制备成薄膜。 3.根据权利要求1所述的用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 其特征在于， 所述钝化溶液 为有机溶 液或无机溶 液； 所述有机溶液选自具有磺酸基、 磷酸基、 羧酸基的有机化合物与溶剂混合制备得到溶 液； 所述无机溶 液选自碘酒、 硫酸或亚硫酸。 4.根据权利要求3所述的用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 其特征在于， 所述溶剂包括 水、 甲醇、 乙醇、 异丙醇等中的一种或者多种混合溶剂。 5.根据权利要求1所述的用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 其特征在于， 所述硅纳米阵 列为采用化学刻蚀或物理刻蚀对硅片进行处 理得到的。 6.根据权利要求1所述的用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 其特征在于， 所述静置时间 为0.5‑10min。 7.根据权利要求1所述的用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 其特征在于， 当硅纳米阵列 的长度为10 ‑1000nm， 钝化溶液的最佳质量浓度为0.3％ ‑6.0％。 8.根据权利要求1所述的用于硅纳米阵列的渗透钝化方法在硅纳米阵列太阳电池中的 应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115528139 A 2一种用于硅纳米阵列的渗透钝化方 法 技术领域 [0001]本发明涉及硅纳米阵列技术领域， 具体的， 涉及一种用于硅纳米阵列的渗透钝化 方法。 背景技术 [0002]硅纳米阵列结构能有效 降低入射光的反射， 增加光的吸收， 但由于硅纳米阵列比 表面积大、 表面复合中心多等问题， 绝大多 数光生载流子在表面复合损失掉， 阻碍了光能向 电能的有效转换， 目前缺乏有效的高质量的钝 化技术抑制载流子的表面复合。 [0003]现有的硅纳米阵列钝化技术包括采用高温热氧化法在硅纳米阵列表面生长二氧 化硅(SiO2)、 使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)真空设备制备非晶硅、 氮化硅(SiNx) 以及原子层沉积(ALD)制备氧化铝(Al2O3)等介电薄膜钝化层， 使其生长在硅纳米阵列的表 面， 钝化表面缺陷。 [0004]硅纳米阵列的制备方法主要可以分为物理刻蚀和化学刻蚀两大类， 不同方法制备 的硅纳米阵列表面形貌不同， 钝化的难易程度也不相同， 相较于物理刻蚀形成规则排列、 孔 隙较大的锥状硅纳米阵列， 化学刻蚀制备的线状硅纳米阵列具有随机排列、 孔隙大小不一、 表面缺陷更多等特点， 因而更难以钝 化， 如图1所示。 [0005]不论是物理刻蚀制 备的硅纳米阵列， 还是化学刻蚀制 备的硅纳米阵列， 现有的高 温热氧化法制备SiO2、 PECVD制备非晶硅、 SiNx等介电薄膜钝化层均无 法完整、 均匀地生长在 硅纳米阵列的表面， 特别是硅纳米阵列的底部， 因此 无法有效钝 化硅纳米阵列的表面 缺陷。 [0006]针对物理刻蚀制备的硅纳米阵列， 目前只有通过ALD制备的Al2O3介电薄膜能生长 在硅纳米阵列的表 面， 在一定程度上解决其钝化问题； 针对化学刻蚀制备的硅纳米阵列， 因 其线状结构、 孔隙大小不均、 表面缺陷多等特点， ALD沉积Al2O3也不能有效解决其表面复合 的问题。 [0007]除此之外， 现有的钝化材料如SiNx， Al2O3等， 需要使用PECVD、 ALD等大型设备， 存在 成本高昂、 工艺复杂并涉及危险气源、 不易大规模生产等问题， 如何简化钝化工艺， 有效、 高 质量的完成钝 化是本行业 一直以来难以解决的技 术难题。 发明内容 [0008]本发明提出一种用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 解决了硅纳米阵列的钝化难 题， 有效、 高质量的钝化物理刻蚀、 化学刻蚀制备的硅纳米阵列， 消除现有钝化方案所需的 大型真空设备， 简化工艺、 降低成本、 提高安全性。 [0009]本发明的技 术方案如下： [0010]一种用于硅纳米阵列的渗透钝化方法， 包括以下步骤： 钝化溶液滴到硅纳米阵列 表面， 静置 至渗透， 完成钝 化。 [0011]作为进一 步的技术方案， 完成钝 化后， 可以通过旋 涂法、 刮涂法等制备成薄膜。 [0012]作为进一 步的技术方案， 所述 钝化溶液为有机溶 液或无机溶 液；说　明　书 1/5 页 3 CN 115528139 A 3