СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПОДЛОЖКИ, ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ПОДЛОЖКА ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ УСТАНОВОК И РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК H01L21/306 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу производства полупроводниковой подложки, имеющей неровную структуру, которую используют для солнечного элемента, или тому подобное, к полупроводниковой подложке для применения в солнечных установках и к раствору для травления, используемому в этом способе.

Предшествующий уровень техники

В последнее время для повышения эффективности солнечных элементов используется способ, включающий в себя формирование неровной структуры на поверхности подложки для эффективной передачи падающего света с поверхности внутрь подложки. В качестве способа однородного формирования тонкой неровной структуры на поверхности подложки в непатентном документе Progress in Photovoltaics: Research and Applications, Vol.4, 435-438 (1996) описан способ, включающий в себя выполнение обработки, состоящей в анизотропном травлении с использованием смешанного водного раствора гидроокиси натрия и изопропилового спирта для обработки поверхности монокристаллической кремневой подложки, имеющей (100) плоскость на поверхности, для формирования неровностей в форме пирамид (прямоугольных пирамид), состоящей из (111) плоскости. Однако применение этого способа связано с проблемами, связанными с необходимостью обработки загрязненных водных отходов, защиты рабочей окружающей среды и обеспечения безопасности, в связи с использованием изопропилового спирта. Кроме того, форма и размер неровностей получаются неоднородными, поэтому трудно сформировать однородные тонкие неровности, расположенные в плоскости.

В качестве раствора для травления в патентном документе JP 11-233484 А описывается щелочной водный раствор, содержащий поверхностно-активное вещество, и в патентном документе JP 2002-57139 А описан щелочной водный раствор, содержащий поверхностно-активное вещество, которое содержит октановую кислоту или додециловую кислоту в качестве основного компонента.

Раскрытие сущности изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

Цель настоящего изобретения состоит в создании безопасного и малозатратного способа производства полупроводниковой подложки, обладающей отличной эффективностью фотоэлектрического преобразования, на которой возможно однородно сформировать мелкую неровную структуру с требуемым размером, предпочтительно для солнечного элемента на поверхности полупроводниковой подложки; причем полупроводниковая подложка для применения в солнечных установках имеет однородную и мелкую неровную структуру в форме пирамид в плоскости; и раствора для травления, предназначенного для формирования полупроводниковой подложки, имеющей однородную и мелкую неровную структуру.

Для достижения указанной выше цели способ производства полупроводниковой подложки в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что включает в себя травление полупроводниковой подложки щелочным травильным раствором, содержащим, по меньшей мере, один тип, выбранный из группы, состоящей из карбоновых кислот, имеющих углеродное число 12 или меньше и имеющих, по меньшей мере, одну карбоксильную группу в одной молекуле, и их солей с тем, чтобы таким образом сформировать неровную структуру на поверхности полупроводниковой подложки.

Карбоновая кислота предпочтительно представляет собой один из двух или больше типов, выбранных из группы, состоящей из уксусной кислоты, пропионовой кислоты, бутановой кислоты, пентановой кислоты, гексановой кислоты, гептановой кислоты, октановой кислоты, нонановой кислоты, декановой кислоты, ундекановой кислоты, додекановой кислоты, акриловой кислоты, щавелевой кислоты и лимонной кислоты.

Кроме того, углеродное число карбоновой кислоты предпочтительно составляет 7 или меньше. Концентрация карбоновой кислоты в травильном растворе предпочтительно составляет от 0,05 до 5 моль/л.

Благодаря выбору заданного одного и двух или больше типов карбоновых кислот в качестве карбоновой кислоты в травильном растворе можно регулировать размер выступов на неровной структуре, формируемой на поверхности полупроводниковой подложки.

Полупроводниковая подложка для применения в солнечных установках, в соответствии с настоящим изобретением, имеет неровную структуру на поверхности, полученную с помощью способа в соответствии с настоящим изобретением.

Кроме того, предпочтительно, чтобы полупроводниковая подложка для применения в солнечных установках, в соответствии с настоящим изобретением, имела однородную и мелкую неровную структуру в форме пирамид на поверхности полупроводниковой подложки, и, чтобы максимальная длина размера нижней поверхности неровной структуры составляла от 1 до 20 мкм. В настоящем изобретении максимальная длина стороны обозначает среднее значение длины одной стороны нижней поверхности 10 неровных структур, последовательно выбранных в порядке убывания размеров формы неровной структуры на единице площади 266 мкм ×200 мкм.

Полупроводниковая подложка предпочтительно представляет собой тонкую подложку из монокристаллического кремния.

Травильный раствор, в соответствии с настоящим изобретением, предназначен для равномерного формирования мелкой неровной структуры в форме пирамид на поверхности полупроводниковой подложки, который представляет собой водный раствор, содержащий щелочь и карбоновую кислоту углеродным числом 12 или меньше, имеющую, по меньшей мере, одну карбоксильную группу в одной молекуле.

Травильный раствор предпочтительно имеет состав, в котором щелочь составляет от 3 до 50 мас.%, карбоновая кислота составляет от 0,05 до 5 моль/л, и баланс раствора составляет вода.

Кроме того, карбоновая кислота представляет собой предпочтительно один или два, или больше типов, выбранных из группы, состоящей из уксусной кислоты, пропионовой кислоты, бутановой кислоты, пентановой кислоты, гексановой кислоты, гептановой кислоты, октановой кислоты, нонановой кислоты, декановой кислоты, ундекановой кислоты, додекановой кислоты, акриловой кислоты, щавелевой кислоты и лимонной кислоты. Углеродное число карбоновой кислоты предпочтительно составляет 7 или меньше.

В соответствии со способом производства полупроводниковой подложки и травильного раствора, в соответствии с настоящим изобретением, полупроводниковая подложка, которая обладает отличной эффективностью фотоэлектрического преобразования и имеет мелкую однородную неровную структуру с требуемым размером, которая является предпочтительной для солнечного элемента, может быть безопасно изготовлена при малых затратах. Полупроводниковая подложка для применения в солнечных установках, в соответствии с настоящим изобретением, имеет однородную и мелкую структуру неровностей, которая является предпочтительной для солнечного элемента и т.п., и в результате, используя такую полупроводниковую подложку, может быть эффективно получен солнечный элемент, обладающий отличным фотоэлектрическим преобразованием.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлены изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 1, в которых в части (а) показаны изображения с увеличением 500, и в части (b) показаны изображения с увеличением 1000.

На фиг.2 показаны изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 2, в которых в части (а) показаны изображения с увеличением 500, и в части (b) показаны изображения с увеличением 1000.

На фиг.3 представлены изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 3, в которых в части (а) показаны изображения с увеличением 500, и в части (b) показаны изображения с увеличением 1000.

На фиг.4 представлено изображение результатов в виде электронных микроснимков по примеру 4, в которых в части (а) показаны изображения с увеличением 500, и в части (b) показаны изображения с увеличением 1000.

На фиг.5 представлены изображения результатов в виде электронных микроснимков для сравнительного примера 1, в котором в части (а) показаны изображения с увеличением 500, и в части (b) показаны изображения с увеличением 1000.

На фиг.6 представлены изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 5, в которых в части (а) показаны изображения с увеличением 500, и в части (b) показаны изображения с увеличением 1000.

На фиг.7 представлены изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 6, в которых в части (а) представлены изображения с увеличением 500, и в части (b) представлены изображения с увеличением 1000.

На фиг.8 показаны изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 7, в которых в части (а) представлены изображения с увеличением 500, и в части (b) представлены изображения с увеличением 1000.

На фиг.9 показано изображение примера, в котором был получен отличный стандарт оценки на поверхности подложки после обработки травлением по примеру 8.

На фиг.10 показано изображение примера, в котором был получен удовлетворительный стандарт оценки на поверхности подложки после обработки травлением по примеру 8.

На фиг.11 показано изображение примера, в котором был получен приемлемый стандарт оценки на поверхности подложки после обработки травлением по примеру 8.

На фиг.12 представлено изображение примера, в котором был получен неудачный стандарт оценки на поверхности подложки после обработки травлением по примеру 8.

На фиг.13 представлены изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 15.

На фиг.14 представлены изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 16.

На фиг.15 представлены изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 17.

На фиг.16 представлены изображения результатов в виде электронных микроснимков по примеру 18.

Подробное описание изобретения

В соответствии со способом производства полупроводниковой подложки, в соответствии с настоящим изобретением, щелочной раствор, содержащий, по меньшей мере, один тип, выбранный из группы, состоящей из карбоновых кислот, имеющих углеродное число 12 или меньше и имеющих, по меньшей мере, одну карбоксильную группу в одной молекуле, и их солей, используется как травильный раствор, и полупроводниковую подложку замачивают в травильном растворе для выполнения на поверхности подложки анизотропного травления, в результате чего на поверхности подложки формируется однородная и тонкая неровная структура.

В качестве указанных выше карбоновых кислот можно широко использовать известные органические соединения, каждое из которых имеет углеродное число, равное 12 или меньше, и имеет, по меньшей мере, одну карбоксильную группу в одной молекуле. Хотя количество карбоксильных групп, в частности, не огранивается, предпочтительно оно составляет от 1 до 3. То есть предпочтительно использовать монокарбоновые кислоты, дикарбоновые кислоты и трикарбоновые кислоты. Углеродное число карбоновой кислоты равно 1 или больше, предпочтительно 2 или больше и более предпочтительно 4 или больше, и 12 или меньше, предпочтительно 10 или меньше и более предпочтительно 7 или меньше. В качестве указанной выше карбоновой кислоты, хотя могут использоваться любые карбоновые кислоты с цепным строением молекул и циклические карбоновые кислоты, предпочтительно использовать карбоновые кислоты с цепным строением молекул, в частности предпочтительно использовать карбоновые кислоты с цепным строением молекул с углеродным числом от 2 до 7.

Примеры карбоновой кислоты с цепным строением молекул включают в себя: монокарбоновые цепные насыщенные кислоты (насыщенные жирные кислоты), такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, пропановая кислота, бутановая кислота, пентановая кислота, гексановая кислота, гектановая кислота, октановая кислота, нонановая кислота, декановая кислота, ундекановая кислота, додекановая кислота и их изомеры; алифатические насыщенные дикарбоновые кислоты, такие как щавелевая кислота, малоновая кислота, янтарная кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, пимелиновая кислота и их изомеры; алифатические насыщенные трикарбоновые кислоты, такие как пропантрикарбоновая кислота и метантрикарбоновая кислота; ненасыщенные жирные кислоты, такие как акриловая кислота, бутеновая кислота, пентеновая кислота, гексеновая кислота, гептеновая кислота, пентадиеновая кислота, гексадиеновая кислота, гептадиеновая кислота и ацетиленкарбоновая кислота; алифатические ненасыщенные дикарбоновые кислоты, такие как бутендионовая кислота, пентендионовая кислота, гексендионовая кислота, гексендионовая кислота и ацетилендикарбоновая кислота; и алифатические ненасыщенные трикарбоновые кислоты, такие как аконитовая кислота.

Примеры циклических карбоновых кислот включают в себя: алициклические карбоновые кислоты, такие как циклопропанкарбоновая кислота, циклобутанкарбоновая кислота, циклопентанкарбоновая кислота, циклогексанкарбоновая кислота, циклопропандикарбоновая кислота, циклобутандикарбоновая кислота, циклопентандикарбоновая кислота, цикропропантрикарбоновая кислота и циклобутантрикарбоновая кислота; и ароматические карбоновые кислоты, такие как бензойная кислота, фталевая кислота и бензолтрикарбоновая кислота.

Кроме того, также можно использовать органические соединения, содержащие карбоксильную группу, каждое из которых имеет другую функциональную группу, кроме карбоксильной группы. Примеры их включают в себя: оксикарбоновые кислоты, такие как гликолевая кислота, молочная кислота, гидроакриловая кислота, оксибутировая кислота, глицериновая кислота, тартроновая кислота, яблочная кислота, винная кислота, лимонная кислота, салициловая кислота и глюконовая кислота; кетакарбоновые кислоты, такие как пировиноградная кислота, ацетоуксусная кислота, пропионилуксусная кислота и левулиновая кислота; и алкоксикарбоновые кислоты, такие как метоксикарбоновая кислота и этоксиуксусная кислота.

Предпочтительные примеры таких карбоновых кислот включают в себя уксусную кислоту, пропионовую кислоту, бутановую кислоту, пентановую кислоту, гексановую кислоту, гептановую кислоту, октановую кислоту, нонановую кислоту, декановую кислоту, ундекановую кислоту, додекановую кислоту, акриловую кислоту, щавелевую кислоту и лимонную кислоту.

В качестве карбоновой кислоты в травильном растворе предпочтительно использовать карбоновую кислоту, содержащую, по меньшей мере, одну карбоновую кислоту, имеющую углеродное число 4-7, в качестве основного компонента, и если требуется, предпочтительно добавлять карбоновую кислоту, имеющую углеродное число 3 или меньше, или карбоновую кислоту, имеющую углеродное число 8 или больше.

Концентрация карбоновой кислоты в травильном растворе предпочтительно составляет от 0,05 до 5 моль/л, более предпочтительно от 0,2 до 2 моль/л.

В производственном процессе, в соответствии с настоящим изобретением, в результате выбора заданной карбоновой кислоты можно изменять размер формируемой неравной структуры на поверхности полупроводниковой подложки. В частности, благодаря использованию травильного раствора, представляющего собой смесь множества карбоновых кислот, имеющих разные углеродные числа, можно регулировать размер выступа в форме пирамиды неравной структуры на поверхности подложки. Когда углеродное число добавляемой карбоновой кислоты мало, размер неравной структуры становится меньшим. Для однородного формирования мелких неровностей предпочтительно, чтобы добавляемая карбоновая кислота содержала один или два, или больше типов алифатических карбоновых кислот с углеродным числом 4-7, в качестве основных компонентов, и, если требуется, другие карбоновые кислоты.

В качестве указанного выше щелочного раствора используется водный раствор, в котором растворена щелочь. В качестве щелочи можно использовать любую органическую щелочь и неорганическую щелочь. В качестве органической щелочи, например, предпочтительно использовать четырехкомпонентную соль аммония, такую как гидроксид тетраэтиламмония и аммиак. В качестве неорганической щелочи предпочтительно использовать гидроокиси щелочных металлов или щелочноземельных металлов, таких как гидроокись натрия, гидроокись калия и гидроокись кальция, при этом гидроокись натрия или гидроокись калия являются особенно предпочтительными. Такие щелочи можно использовать отдельно или в комбинации из, по меньшей мере, двух типов. Концентрация щелочи в травильном растворе предпочтительно составляет 3-50 мас.%, более предпочтительно 5-20 мас.% и еще более предпочтительно 8-15 мас.%.

В качестве указанной выше полупроводниковой подложки, хотя предпочтительно использовать подложку из монокристаллического кремния, также можно использовать монокристаллическую полупроводниковую подложку, в которой используется полупроводниковое соединение, такое как германий и арсенид галлия.

В способе, в соответствии с настоящим изобретением, процесс травления не ограничен конкретно. Полупроводниковую подложку замачивают или тому подобное в течение заданного периода времени, используя травильный раствор, подогреваемый для поддержания заданной температуры, в результате чего на поверхности полупроводниковой подложки формируется однородная и тонкая неровная структура. Хотя температура травильного раствора не ограничена конкретно, предпочтительно использовать диапазон от 70 до 98°С. Хотя время травления не ограничено конкретно, предпочтительно использовать от 15 до 30 минут.

В соответствии со способом производства полупроводниковой подложки в соответствии с настоящим изобретением получают полупроводниковую подложку с однородной неравной структурой в форме пирамиды, в которой максимальная длина стороны нижней поверхности равна от 1 до 20 мкм, причем верхнее предельное его значение предпочтительно составляет 10 мкм, более предпочтительно 5 мкм, и угол вершины в вертикальном разрезе составляет 110°. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, может быть получена с малыми затратами полупроводниковая подложка с низкой отражающей способностью.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Примеры

Ниже настоящее изобретение будет описано более конкретно на примерах. Однако следует понимать, что эти примеры представлены с целью иллюстрации, и их не следует интерпретировать как ограничение.

Пример 1

Используя травильный раствор, в котором 30 г/л (приблизительно 0,26 моль/л) гексановой кислоты добавили к 12,5 мас.% водного раствора КОН, в качестве травильного раствора, замочили подложку из монокристалла кремния, имеющую (100) плоскость поверхности при 90°С, в течение 30 минут. После этого поверхность обработанной подложки наблюдали, используя электронные микроснимки. На фиг.1 показаны результаты, полученные в виде электронных микроснимков. На фиг.1(а) представлен случай с увеличением 500, и на фиг.1(b) представлен случай с увеличением 1000. Кроме того, на неровной структуре, на единице площади с размерами 265 мкм на 200 мкм выбрали 10 неровных структур, последовательно в порядке убывания размера формы, и измерили длину стороны на нижней поверхности каждой пирамидальной структуры. В результате получили среднее значение длины стороны, то есть максимальная длина стороны нижней поверхности составила 9,1 мкм. В таблице 1 представлены результаты примеров 1-4 и сравнительного примера 1.

Пример 2

Эксперимент проводили таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что использовали травильный раствор, в котором вместо гексановой кислоты использовали 30 г/л (приблизительно 0,23 моль/л) гептановой кислоты. На фиг.2 показаны результаты, полученные в виде электронных микроснимков. Кроме того, максимальная длина стороны нижней поверхности неровной структуры составила 11,0 мкм.

Пример 3

Эксперимент провели таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что использовали травильный раствор, в котором вместо гексановой кислоты использовали 30 г/л (приблизительно 0,21 моль/л) октановой кислоты. На фиг.3 показаны результаты, полученные в виде электронных микроснимков. Кроме того, максимальная длина стороны нижней поверхности неравномерной структуры составила 21,1 мкм.

Пример 4

Эксперимент провели таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что использовали травильный раствор, в котором вместо гексановой кислоты добавили 30 г/л (приблизительно 0,19 моль/л) нонановой кислоты. На фиг.4 показаны результаты, полученные в виде электронных микроснимков. Кроме того, максимальная длина стороны нижней поверхности неровной структуры составила 32,1 мкм.

Сравнительный пример 1

Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что использовали травильный раствор, в котором вместо гексановой кислоты добавили изопропиловый спирт (IPA, ИПС) так, что раствор содержал 10 мас.%. ИПС. На фиг.5 показаны результаты, полученные в виде электронных микроснимков. Кроме того, максимальная длина стороны нижней поверхности неравномерной структуры составила 24,8 мкм.

Таблица 1 Состав травильного раствораНеровность подложкиКарбоновая кислотаКонцентрация КОНМаксимальная длина боковой стороны на нижней поверхностиОднородностьПример 1Гексановая кислота12,5%9,1 мкмОднороднаяПример 2Гептановая кислота12,5%11,0 мкмОднороднаяПример 3Октановая кислота12,5%21,1 мкмОднороднаяПример 4Нонановая кислота12,5%32,1 мкмОднороднаяСравнительный Пример 1ИПС12,5%24,8 мкмНеоднородная

Как показано на фиг.1-4 и в таблице 1, в примерах 1-4, в которых использовали травильный раствор в соответствии с настоящим изобретением, была сформирована структура неровностей, имеющая однородные и мелкие выступы в форме пирамид, равномерно расположенных по всей поверхности подложки. Кроме того, размер выступов в форме пирамид изменяется в соответствии с углеродным числом алифатической карбоновой кислоты, содержащейся в растворе. Кроме того, в результате измерения степени отражения на длине волны 800 нм подложек, полученных в примерах 1-4, в среднем получили отражательную способность 7-8%. Таким образом, были получены исключительно хорошие результаты.

С другой стороны, как показано на фиг.5 и в таблице 1, что касается травильного раствора, в который добавили изопропанол, был получен неравномерный размер выступов в форме пирамид, и наблюдали определенное количество наложенных друг на друга пирамидальных форм.

Пример 5

Используя травильный раствор, в котором к водному раствору 12,5 мас.%. КОН добавили гептановую кислоту и нонановую кислоту, в качестве травильного раствора, был проведен эксперимент таким же образом, как и в примере 1. Количество добавленных гексановой кислоты и нонановой кислоты составило 60 г/л и 30 г/л соответственно. На фиг.6 представлены результаты, полученные в виде электронных микроснимков. В таблице 2 показаны результаты для примеров 5-7.

Пример 6

Был проведен эксперимент таким же образом, как и в примере 5, за исключением того, что количество добавленной гептановой кислоты и нонановой кислоты изменили до 30 г/л, соответственно. На фиг.7 показаны результаты, полученные в виде электронных микроснимков.

Пример 7

Был проведен эксперимент таким же образом, как и в примере 5, за исключением того, что количество добавленной гептановой кислоты и нонановой кислоты изменили до 30 г/л и 60 г/л соответственно. На фиг.8 показаны результаты, полученные в виде электронных микроснимков.

Таблица 2 Состав травильного раствораНеровность подложкиКарбоновая кислота [Пропорция по массе]Концентрация КОНМаксимальная длина боковой стороны на нижней поверхностиОднородностьПример 5Гептановая кислота+нонановая кислота [2:1]12,5%11,5 мкмОднороднаяПример 6Гептановая кислота+нонановая кислота [1:1]12,5%15,0 мкмОднороднаяПример 7Гептановая кислота+нонановая кислота [1:2]12,5%21,1 мкмОднородная

Как показано на фиг.6-8 и в таблице 2, благодаря использованию травильного раствора с множеством алифатических карбоновых кислот, подмешанных к нему, можно легко регулировать размер выступов в форме пирамид структуры неровностей на поверхности подложки.

Пример 8

Вначале, как показано в таблице 3, приготовили травильный раствор, содержащий щелочь и алифатическую карбоновую кислоту, с использованием воды в качестве баланса. Используя 6 л травильного раствора при температуре жидкости от 80 до 85°С, замочили подложку из монокристаллического кремния, имеющую (100) плоскость на поверхности в течение 30 минут, и после этого поверхность обработанной подложки наблюдали визуально.

В таблице 3 представлены результаты визуальных наблюдений. В таблице 3 подложки с пирамидальной формы мелкими неоднородными структурами, сформированными на поверхности, оценивали путем классификации на три ступени (однородность: отличная>удовлетворительная>приемлемая) для оценки неоднородности неровностей. Подложки без тонких неровных структур пирамидальной формы, сформированных на поверхностях, определяли как неудачный результат. На фиг.9-12 показаны фотографии, представляющие примеры поверхностей подложек, получивших отличную, удовлетворительную, приемлемую и неудачную оценки.

Таблица 3Пример 8Карбоновая кислота
ЩелочьГексановая кислота (моль/л)0,430,360,290,220,140,070,06КОН 6 мас.%ОтличныйОтличныйУдовлетворительныйПриемлемыйНеудачныйНеудачныйНеудачныйКОН 12,5 мас.%ПриемлемыйОтличныйОтличныйУдовлетворительныйПриемлемыйНеудачныйНеудачныйКОН 25 мас.%ПриемлемыйУдовлетворительныйУдовлетворительныйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйНеудачныйКОН 50 мас.%НеудачныйПриемлемыйУдовлетворительныйУдовлетворительныйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемый

Пример 9

Эксперимент провели таким же образом, как и в примере 8, за исключением того, что в качестве травильного раствора использовали травильный раствор, имеющий состав, представленный в таблице 4. Результаты показаны в таблице 4.

Таблица 4Пример 9Карбоновая кислота
ЩелочьГептановая кислота (моль/л)0,380,320,260,190,13КОН 6 мас.%НеудачныйНеудачныйПриемлемыйПриемлемыйУдовлетворительныйКОН 12,5 мас.%УдовлетворительныйОтличныйОтличныйУдовлетворительныйНеудачныйКОН 25 мас.%УдовлетворительныйОтличныйОтличныйУдовлетворительныйУдовлетворительныйКОН 50 мас.%ОтличныйОтличныйУдовлетворительныйУдовлетворительныйУдовлетворительный

Пример 10

Эксперимент был проведен так же, как и в примере 8, за исключением того, что в качестве травильного раствора использовали раствор, имеющий состав, показанный в таблице 5. Результаты представлены в таблице 5.

Таблица 5Пример 10Карбоновая кислота
ЩелочьОктановая кислота (моль/л)0,350,290,230,170,120,060,050,03КОН 6 мас.%ОтличныйУдовлетворительныйУдовлетворительныйНеудачныйНеудачный.НеудачныйНеудачныйНеудачныйКОН 12,5 мас.%ОтличныйОтличныйУдовлетворительныйУдовлетворительныйПриемлемыйПриемлемыйНеудачныйНеудачныйКОН 25 мас.%ОтличныйОтличныйУдовлетворительныйУдовлетворительныйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйНеудачныйКОН 50 мас.%ОтличныйОтличныйУдовлетворительныйУдовлетворительныйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемый

Пример 11

Эксперимент был проведен таким же образом, как и в примере 8, за исключением того, что в качестве травильного раствора использовали травильный раствор, имеющий состав, показанный в таблице 6. Результаты приведены в таблице 6.

Таблица 6Пример 11Карбоновая кислота
ЩелочьНонановая кислота (моль/л)0,320,260,210,160,110,050,04КОН 6 мас.%ПриемлемыйПриемлемыйНеудачныйНеудачныйНеудачныйНеудачныйНеудачныйКОН 12,5 мас.%ОтличныйОтличныйОтличныйНеудачныйНеудачныйНеудачныйНеудачныйКОН 25 мас.%ОтличныйОтличныйОтличныйУдовлетворительныйУдовлетворительныйНеудачныйНеудачныйКОН 50 мас.%ОтличныйОтличныйОтличныйОтличныйУдовлетворительныйУдовлетворительныйУдовлетворительный

Пример 12

Эксперимент был проведен таким же образом, как в примере 8, за исключением того, что в качестве травильного раствора использовали травильный раствор, имеющий состав, представленный в таблице 7. Результаты показаны в таблице 7.

Таблица 7Пример 12Карбоновая кислота
ЩелочьДекановая кислота (моль/л)0,290,240,190,150,100,050,04КОН 6 мас.%НеудачныйНеудачныйПриемлемыйПриемлемыйНеудачныйНеудачныйНеудачныйКОН 12,5 мас.%ПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйКОН 25 мас.%ПриемлемыйУдовлетворительныйУдовлетворительныйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйПриемлемыйКОН 50 мас.%ПриемлемыйУдовлетворительныйОтличныйУдовлетворительныйУдовлетворительныйПриемлемыйПриемлемый

Пример 13

Эксперимент был проведен таким же образом, как в примере 8, за исключением того, что в качестве травильного раствора использовали травильный раствор, имеющий состав, представленный в таблице 8. Результаты показаны в таблице 8.

Таблица 8Пример 13Карбоновая кислота
ЩелочьУндекановая кислота (моль/л)0,090,050,04КОН 25 мас.%НеудачныйПриемлемыйПриемлемыйКОН 50 мас.%ПриемлемыйПриемлемыйПриемлемый

Пример 14

Эксперимент был проведен таким же образом, как и в примере 8, за исключением того, что в качестве травильного раствора использовали травильный раствор, имеющий состав, показанный в таблице 9. Результаты представлены в таблице 9.

Таблица 9Пример 14Карбоновая кислота
ЩелочьДодекановая кислота (моль/л)0,080,040,03КОН 25 мас.%НеудачныйПриемлемыйПриемлемыйКОН 50 мас.%ПриемлемыйПриемлемыйПриемлемый

Пример 15

Используя 6 л водного раствора КОН (6 мас.%), содержащего 200 г (приблизительно 0,55 моль/л) уксусной кислоты в качестве травильного раствора, подложку из монокристаллического кремния (вес: 7,68 г, толщина: 222 мкм), имеющую (100) плоскость на поверхности, замочили при температуре от 90 до 95°С в течение 30 минут, в результате чего была получена подложка (вес: 5,47 г, толщиной: 171 мкм), имеющая мелкие неровности на поверхности. Поверхность обработанной подложки наблюдали, используя электронные микроснимки. На фиг.13 представлены результаты, полученные с помощью электронных микроснимков (увеличение: 1000, 3 участка). Максимальная длина стороны нижней поверхности неравномерной структуры на поверхности полученной подложки составила 15,0 мкм. В таблице 10 показаны результаты примеров 15-18.

Пример 16

Используя 6 л водного раствора КОН (6 мас.%), содержащего 200 г (приблизительно 0,17 моль/л) лимонной кислоты, в качестве травильного раствора, подложку из монокристаллического кремния (вес: 7,80 г, толщина: 227 мкм), имеющую плоскость (100) на поверхности, замочили при температуре от 90 до 95°С в течение 20 минут, в результате чего была получена подложка (вес: 6,44 г, толщина: 193 мкм), имеющая мелкие неровности на поверхности. На фиг.14 показаны результаты, полученные с помощью электронных микроснимков (увеличение: 1000, 3 участка). Максимальная длина стороны нижней поверхности неровной структуры на поверхности полученной подложки составила 10,0 мкм.

Пример 17

Используя 6 л водного раствора КОН (6 мас.%), содержащего 300 г (приблизительно 0,69 моль/л) акриловой кислоты, в качестве травильного раствора, подложки из монокристаллического кремния (SLOT 5, вес: 9,66 г, толщина: 279 мкм и SLOT 20, вес: 9,66 г, толщина: 283 мкм), каждая из которых имела (100) плоскость на поверхности, замочили при температуре от 90 до 95°С в течение 30 минут, в результате чего были получены подложки (SLOT 5, вес: 7,56 г, толщина: 239 мкм и SLOT 20, вес: 7,53 г, толщина: 232 мкм), каждая имеющая мелкие неровности на поверхности. На фиг.15 показаны результаты, полученные с помощью электронных микроснимков (увеличение: 1000). Максимальная длина боковой стороны нижних поверхностей неровных структур на поверхностях полученных подложек составила 17,0 мкм.

Пример 18

Используя 6 л водного раствора КОН (6 мас.%), содержащего 200 г (приблизительно 0,37 моль/л) щавелевой кислоты, в качестве травильного раствора, подложки из монокристаллического кремния (SLOT 5, вес: 9,60 г, толщина: 289 мкм, и SLOT 20, вес: 9,65 г, толщина: 285 мкм), каждая имеющая (100) плоскость на поверхности, замочили при температуре от 90 до 95°С в течение 30 минут, в результате чего были получены подложки (SLOT 5, вес: 7,60 г, толщина: 239 мкм и SLOT 20, вес: 7,60 г, толщина: 244 мкм), каждая из которых имела мелкие неровности на поверхности. На фиг.16 показаны результаты, полученные с помощью электронных микроснимков (увеличение: 1000, 3 участка). Максимальная длина боковой стороны нижних поверхностей неровных структур на поверхностях полученных подложек составила 15,0 мкм.

Таблица 10 Состав травильного раствораНеоднородность подложкиКарбоновая кислотаКонцентрация КОНМаксимальная длина стороны на нижней поверхностиОднородностьПример 15Уксусная кислота6%15,0 мкмОднороднаяПример 16Лимонная кислота6%10,0 мкмОднороднаяПример 17Акриловая кислота6%17,0 мкмОднороднаяПример 18Щавелевая кислота6%15,0 мкмОднородная

Предложен безопасный и экономичный способ производства полупроводниковой подложки, обладающей отличной эффективностью фотоэлектрического преобразования, в которой мелкая структура неровностей, пригодная для использования в солнечном элементе, может быть однородно сформирована с требуемым размером на поверхности полупроводниковой подложки, полупроводниковая подложка, предназначенная для применения в солнечных установках, в которой однородная и мелкая структура неровностей в форме пирамиды предусмотрена равномерно в пределах ее поверхности, и травильный раствор для формирования полупроводниковой подложки, имеющей однородную и мелкую структуру неровностей. Полупроводниковую подложку вытравливают с использованием щелочного травильного раствора, содержащего, по меньшей мере, один тип, выбранный из группы, состоящей из карбоновых кислот, имеющих углеродное число 1-12 и имеющих, по меньшей мере, одну карбоксильную группу в молекуле, и их солей, с тем, чтобы таким образом сформировать структуру неровностей на поверхности полупроводниковой подложки. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 16 ил., 10 табл.

1. Способ производства полупроводниковой подложки, заключающийся в травлении полупроводниковой подложки щелочным травильным раствором, содержащим, по меньшей мере, один тип карбоновой кислоты, имеющей углеродное число 1-12, и имеющий, по меньшей мере, одну карбоксильную группу в одной молекуле, и их солей для формирования структуры неровностей на поверхности полупроводниковой подложки.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбоновая кислота представляет собой один, или два, или больше типов, выбранных из группы, состоящей из уксусной кислоты, пропионовой кислоты, бутановой кислоты, пентановой кислоты, гексановой кислоты, гептановой кислоты, октановой кислоты, нонановой кислоты, декановой кислоты, ундекановой кислоты, додекановой кислоты, акриловой кислоты, щавелевой кислоты и лимонной кислоты.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбоновая кислота имеет углеродное число 7 или меньше.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что травильный раствор содержит карбоновую кислоту в концентрации от 0,05 до 5 моль/л.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют выбор заданного одного, или двух, или больше типов карбоновых кислот в качестве карбоновой кислоты, используемой в травильном растворе для регулирования размеров выступов в форме пирамиды структуры неровностей, сформированной на поверхности полупроводниковой подложки.6. Полупроводниковая подложка, используемая в солнечных установках, содержащая структуру неровностей на ее поверхности, полученная способом по пп.1-5.7. Полупроводниковая подложка по п.6, дополнительно содержащая однородную и мелкую структуру неровностей в форме пирамиды на ее поверхности, в которой структура неровностей имеет нижнюю поверхность, имеющую максимальную длину боковой стороны от 1 до 20 мкм.8. Полупроводниковая подложка по п.6 или 7, которая представляет собой тонкую подложку из монокристаллического кремния.9. Травильный раствор для равномерного формирования тонкой структуры неровностей в форме пирамиды на поверхности полупроводниковой подложки, который представляет собой водный раствор, содержащий щелочь и карбоновую кислоту, имеющую углеродное число 12 или меньше и, по меньшей мере, одну карбоксильную группу в одной молекуле.10. Травильный раствор по п.9, который содержит от.3 до 50 мас.% щелочи, от 0,05 до 5 моль/л карбоновой кислоты и остальное составляет вода.11. Травильный раствор по п.9 или 10, в котором карбоновая кислота представляет собой один, или два, или больше типов кислоты, выбранных из группы, состоящей из уксусной кислоты, пропионовой кислоты, бутановой кислоты, пентановой кислоты, гексановой кислоты, гептановой кислоты, октановой кислоты, нонановой кислоты, декановой кислоты, ундекановой кислоты, додекановой кислоты, акриловой кислоты, щавелевой кислоты и лимонной кислоты.12. Травильный раствор по п.9, в котором карбоновая кислота имеет углеродное число 7 или меньше.