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表面纹理对减少光反射和改善硅衬底内的光约束具有重要作用，从而提高太阳能电池的效率，研究了不同厚度碳硅晶片的湿各向异性纹理和随后的湿各向同性平滑，以改善光捕获。研究了试剂浓度和蚀刻时间对工艺平滑的影响，利用紫外-可见分光光度计监测纹理平滑步骤前后的反射特性，并用扫描电子显微镜获得表面形貌图像。
在实践中，单晶硅表面纹理由各向异性碱性蚀刻组成，容易形成随机分布的上行金字塔。尽管这一过程的结果确实能有效地降低硅表面的反射率，但金字塔尖端的结果是尖锐的，并可能在已完成的太阳能电池中产生不希望的分流效应。薄晶片目前用于实现异质结太阳能电池，以降低制造成本，在这项技术中，薄晶圆硅表面的纹理和平滑对于改善光捕获和减少分流效应至关重要。
以氢氧化钾、水和异丙醇(IPA)三元混合物作为表面活性剂添加剂，电阻率为1Ocm，厚度为350和120 11m的表面；这种各向异性蚀刻工艺常用于单晶硅基电池制造，以减少前的反射损失，经过纹理化过程后，部分样品在HF/RN03混合物中通过平滑过程进行蚀刻，能够围绕金字塔尖端，使用HF(50%，CarloErba)和RN03(70%，J.T.Baker)，没有进一步稀释，在此过程中，一般的蚀刻机理是：氧化剂硝酸在硅片表面形成氧化硅；然后，通过高频形成的水溶性配合物从表面除去氧化硅，蚀刻速率受蚀刻剂组成的影响，评价了试剂浓度和蚀刻时间对样品的形态学和光学性能的影响。
图1
对于不同的蚀刻时间，显示了从350 um厚的衬底开始的纹理化硅晶片的典型SEM图像(图1),金字塔的尺寸随着各向异性蚀刻的时间而增加,对于10分钟的蚀刻(S10)，金字塔具有从大约1 μm到40分钟的蚀刻(S40)的12 um的高度。此外，很明显，金字塔密度与金字塔大小成反比，尽管金字塔分布包括一些亚微米级的分枝，但足够均匀。 为了研究光学限制，将纹理化样品的反射率与参考平坦晶片进行比较(图2)，纹理化过程随着纹理化时间从10 (S10)分钟增加到20 (S20)分钟而降低反射率；S30(纹理化30分钟后的样品)的反射光谱类似于S20的光谱，并且小的降低是明显的,当纹理化时间进一步增加时(S40),考虑到这一点，选择反射率约为12%的样品S20作为平滑过程的起点。
图2
在图3中，显示出了平滑样品S20的扫描电镜图像。在氢氟酸浓度较低的溶液A中，蚀刻 处理时间从30秒到60秒不等，分别产生S20-30A和S20-60A，在溶液B中，更集中在HF中，蚀刻时间为30 s，获得样品S20-30B，将平滑样品S20-30A和S20-60A(图3)的形态与纹理化样品(图1)的形态进行比较，很明显，当各向同性蚀刻的时间增加时，亚微米金字塔密度降低，金字塔尖对于60年代的治疗来说不太锋利。相反，在S20-30B样品的表面上，金字塔的尖端没有被区分，如从扫描电镜图像所预期的，该值随着蚀刻处理时间和HF浓度而增加。
图3
对厚晶片进行同样的处理程序也适用于薄晶片(称为TS分钟)。特别是，注意力集中在TS20上，其中纹理化时间为20分钟，因为进一步的纹理化时间会导致基底断裂。 TS20样品和经过30 s平滑处理的TS20-30样品的SEM，在这种情况下，在溶液A中进行30 s的平滑处理足以获得尖端锥体中部的圆角，将TS20和TS20-30的反射光谱与无纹理的进行了比较。平滑处理后，反射率值增加，如厚样品所报告的那样。
在这项研究中，不同厚度的碳硅晶片通过在碱性溶液中垂直浸渍和随后的湿各向同性平滑来织构化，使用HF/HNO；为了减少成品太阳能电池中非预期的分流效应，建议使用湿化学浴来完成纹理化过程，这一过程能够使金字塔尖变圆，但会改变表面反射率，通过增加平滑效果来增加反射率值。因此，有必要在这两个因素之间达成妥协，以符合器件的类型，优化太阳能电池的性能。