1 引言

能源短缺和环境污染已成为影响经济社会发展的重要因素,能否获得无污染的能源成为当今社会关注的焦点之一。太阳能作为一种洁净的可再生能源得到了越来越多的重视，目前,许多国家正在制订中长期太阳能开发计划,准备在21世纪大规模开发太阳能。太阳能电池将太阳能直接转化为电能,是有效利用太阳能的最佳途径之一，多晶硅太阳能电池在太阳能的应用上面又是占据了重要地位。在多晶硅太阳能电池制备工艺过程中，有一个步骤称之为脱银[1]，这是为了将硅片表面反应产生的银纳米颗粒除去，达到清洗除杂质的目的，最终减小电池效率的损失。目前常规的方法是采用氨水混合双氧水来脱银，但是此方法不利于环境保护，存在污染，多晶硅太阳能电池的成本比较低，其市场占有率已逐步上升，但其采用氨水混合双氧水来脱银对环境的污染非常严重[2]，不利于保护环境，所以我们要引入新的方式来完成脱银，探索臭氧脱银的效果

2 黑硅

2.1黑硅的定义

黑硅，顾名思义，黑硅是一种对光的吸收非常高的硅材料，其对近紫外至近红外波段的光(0.2~1.2μm)具有一致高吸收。黑硅最早是由美国哈弗大学的Eric Mazur教授和其研究人员在1999年发现的，他们在研究高能激光对类金属表面的催化反应时偶然间发现[3]，在六氟化硫气氛中采用超短脉冲激光对硅片表面进行高能辐照[4]，腔室内为密闭低压环境[5]，最终使得硅片表面的形貌发生了改变，形成了尖锥状丛林结构。

2.2黑硅的制备

具有纳米结构表面的黑硅电池具有极低的反射率，并且不需要较高生产成本的减反射膜制备，可以有效的降低入射光的损失，增大太阳电池对光的利用率，因此黑硅电池制备技术己经成为提高转换效率和降低生产成本的重要解决方案。常用的黑硅表面纳米结构的制备方法包括激光辅助刻蚀[6]、反应离子刻蚀[7]、等离子体浸没刻蚀[8]和金属纳米粒子辅助湿法刻蚀[9]。通过对不同刻蚀方法比较分析，金属纳米粒子催化辅助刻蚀，仅需要对传统的湿法制绒设备稍加改造便可实施，并且刻蚀成本较低，可以大规模制备较均匀的大尺寸黑硅样品，便于工业化推广。因此考虑到成本，刻蚀工艺的可控性及制备纳米结构的均匀分布等因素，我们选用Ag纳米粒子辅助刻蚀的方法制备黑硅样品。

2.3刻蚀原理及脱银

可知Ag颗粒在辅助腐蚀的过程中会一直进入到硅纳米结构底部，腐蚀孔径基本由Ag颗粒的尺寸决定。同时，彭奎庆[10]为了证明仅用HF和H₂O₂混合液是腐蚀不出这种结构的，硅片的一侧面被掩盖住，发现只有掩盖的这面未形成硅纳米线结构，说明Ag颗粒在形成这种黑硅结构过程中起到了关键性的作用。

采用Ag纳米粒子辅助刻蚀方法，对硅片表面进行选择性刻蚀。表面纳米线结构的形成机制可利用局域微观电化学电池模型加以解释。当硅片浸入AgNO₃混合溶液后，银离子从硅的价带得到电子同时注入空穴，从而转变为银单质粒子，沉积在硅片表面;硅为了保持电荷守恒而被氧化，氧化后的硅被HF腐蚀[11]。每个银粒子和与其接触的局部硅表面可看作一个微型电化学电池。银单质粒子的电负性比硅强，因此不断的从硅中吸引电子(可看作阴极)，为了增加氧化效果需要同时加入氧化剂(H₂O₂)，不断的通过Ag向Si内注入空穴，使其被氧化;与银接触的硅片表面，不断地失去电子而被氧化[12]，并继续被氢氟酸腐蚀(可看作阳极)。