CN102754217B - 吸光基材的织构化表面 - Google Patents

Abstract

本发明描述了经蚀刻的基材，特别是吸光的经蚀刻的基材，以及制备这种基材的方法。

Description

吸光基材的织构化表面

技术领域

本发明涉及经蚀刻的基材和制备经蚀刻的基材的方法。本发明也涉及采用这种基材的太阳能电池。

背景技术

太阳能电池日益成为能量生产的更理想的形式。太阳能电池通过将吸收的光子转化为电流而运行。因此，为了以最大效率运行，太阳能电池应当吸收尽可能多的可用光子。然而，对于常用的单晶太阳能电池，在电池上入射的光的35%以上从表面上反射。在对抗太阳能电池的反射作用的努力中，制造商已开发了各种抗反射涂层(ARC)，如通过等离子体增强化学气相沉积而沉积的四分之一波长氮化硅(Si₃N₄)薄膜。然而，已发现市售Si₃N₄ARC为高度波长依赖性的，且当它们设计为在约600nm波长处显示低反射率时，其他相关波长的反射率增加超过10%。

由于ARC的缺点，已提供太阳能电池的表面织构化作为有吸引力的替代方式以在更广的波长范围内降低反射率。这种织构化的作用是控制光在太阳能电池基材内的方向，以使基材内的传播距离达到最大，由此使吸收达到最大。通过采用有效的织构化设计而改进光伏装置的集光能力的努力大大增加。迄今为止，大多数表面织构化已通过光刻图案化然后进行湿法蚀刻而完成。小（亚波长）特征的制造需要通过电子束平版印刷或干涉平版印刷的抗蚀图案化，所述电子束平版印刷或干涉平版印刷为昂贵的工艺，且不易于扩大至广域的低成本、大批量制造。

因此，理想的是具有一种将光吸收基材的表面织构化的方法，所述方法更有效、成本更低且易于扩大至大批量制造。

发明内容

在一方面，本发明涉及一种将基材织构化的方法。所述方法包括如下步骤：在基材的顶部表面上涂布粒子层、改性所述粒子，以及使用所述经改性的粒子作为蚀刻掩模而蚀刻所述基材。

在另一方面，本发明涉及一种将基材织构化的不同方法。所述方法包括如下步骤：在基材的顶部表面上涂布粒子层，以及在所述粒子层上涂布高折射率层。

附图说明

图1为表示一个示例性基材蚀刻过程的流程图。

图2A-C为一个示例性基材蚀刻过程的示意图。

图3A-D为示例性基材回流蚀刻过程的示意图。

图4为一个示例性回流蚀刻过程的示意图。

图5为通过浸涂在Si基材上涂布的粒子的SEM图像。

图6为在蚀刻溶液中的使用熔融粒子作为蚀刻掩模的经蚀刻的基材的SEM图像。

图7A-D为对于各个蚀刻时间，在蚀刻溶液中的使用熔融粒子作为蚀刻掩模而蚀刻的结构的SEM图像。

图8显示了对于各个蚀刻时间，使用熔融粒子作为蚀刻掩模而蚀刻的数个结构的反射光谱。

图9为“密堆积的”熔融粒子的SEM图像。

图10A-C为用高折射率层涂布的粒子的SEM图像。

具体实施方式

本发明涉及织构化的基材以及制备织构化的基材的方法。在特定实施例中，本文描述的方法和制品可特别地用于制备用于光吸收基材（如太阳能电池）的粗糙表面。然而，本文描述的方法和制品可用于其中需要粗糙表面的任何情况。关于光伏太阳能电池制备，本发明提供了一种降低成本并改进太阳能电池的制造和性能效率的方法。

在一方面，本发明涉及一种将基材织构化的方法，所述方法包括如下步骤：在基材的顶部表面上涂布粒子层、改性所述粒子，以及使用经改性的粒子作为蚀刻掩模而蚀刻所述基材。图1提供了包括如上步骤以及其他任选的步骤的一个示例性基材蚀刻过程的流程图。应了解所述过程可连续进行，但也可以以另一顺序进行。

改性所述粒子可通常包括所述粒子的熔融或“回流”。进行熔融（回流）以增加粒子中的至少一些与基材之间的接触面积。此外，回流改进了两者之间的粘合力，这可在蚀刻过程中降低或防止（蚀刻掩模的）下切。

如图1和图4所示，示例性过程中的第一步骤为在所选基材320的顶部表面315上涂布粒子层310。所述粒子层310可含有能够被熔融并充当蚀刻掩模的任何粒子材料。例如，所述粒子可为二氧化硅、低熔融温度无机玻璃、金属（如金、银、锌、铟、锡、铅、铋或镉）、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸)甲酯或任何热塑性聚合物，或它们的组合。聚合物粒子可为，例如，包含氨基的聚苯乙烯共聚物、包含羟基的聚(甲基丙烯酸)甲酯共聚物、环氧型聚合物、醛型聚合物、甲基氯型聚合物，或含羧酸和/或氨基的聚合物（例如氨基酸型聚合物）。

根据本说明书，本领域技术人员将了解可例如通过考虑可能的粒子的适当尺寸和/或尺寸范围、粘合性质、热性质、润湿和蚀刻速率而指导选择适当的粒子。在一些实施例中，选择粒度以对应于所需蚀刻特征的深度。

此外，应考虑粒子对基材的粘合力。这将受到粒子上的电荷（如果有的话）以及施用至粒子的任何表面官能化（如果存在的话）和/或基材的影响。

在选择适当的粒子和基材组合中的另一考虑为改性粒子的容易度。例如，在其中粒子的改性由将所述粒子熔融所组成的情况中，回流所述粒子所需的时间和温度必须与会损坏所述基材的时间和温度暴露进行比较。粒子应该在优选不导致基材的熔融或扭曲的温度下回流。此外，粒子应该在这样的温度下回流，所述温度避免将基材加热至任何会损坏先前已在基材上制造的任何装置结构的温度以上。这些温度考虑往往使粒子材料选择倾向于热塑性聚合物、低熔融温度玻璃或低熔点金属。示例性的金属包括金、银、锌、铟、锡、铅、铋或镉。可也使用热塑性聚合物，因为它们允许回流而不损坏不能承受高于200-300℃的温度的许多基材材料。掩模粒子的分散体也可任选地具有所添加的更小的无机粒子；这些可用于控制较大粒子的分散、润湿或蚀刻速率。

当选择粒子-基材组合时，也要考虑基材被熔融粒子的润湿。在一些实施例中，对于用以制备用于湿法蚀刻过程的良好掩模层的粒子，它们必须良好粘附至基材。这可受到粒子和基材的相对表面能的影响。

作为另外的考虑，可考虑在蚀刻步骤过程中（无论经由何种所用过程）相对于基材蚀刻速率的粒子蚀刻速率（即蚀刻选择性）。为了蚀刻足够深的特征，可能理想的是比基材慢得多地蚀刻经回流的粒子。

通过使用粒度分布、通过依赖于粒子间隔的自然统计涨落（对于稀疏层），或通过依赖于稀疏涂布（例如亚单层）的层趋于显示聚集（这在熔融之后将产生不同尺寸的岛状物）的事实，可获得不均一的特征。使用具有不同蚀刻速率的不同材料也可产生不同的蚀刻轮廓，这可能是理想的或不理想的。

所述粒子可为考虑到例如分散能力、表面种类、粒子种类、所需特征的尺寸、待使用的蚀刻方法等的任何适当的尺寸。粒度可例如为50nm至10μm。通常，可将粒子分散于溶剂中，所述溶剂能够在基材上提供粒子的相对均匀的涂层（除非需要不均匀特征，在此情况中应考虑不同的溶剂体系）。例如，当所述粒子为二氧化硅时，溶剂可选自水或适当溶剂化的有机溶液。或者，当所述粒子为聚苯乙烯时，溶剂可选自脂族醇、水或它们的组合。此外，当所述粒子为聚(甲基丙烯酸)甲酯时，溶剂可选自脂族醇、水或它们的组合。

最后，可考虑粒子的光学性质。特别地，在某些实施例中，粒子可不被完全蚀刻掉，并可保持粘附于基材。在一些情况中，也可在剩余粒子上涂布单独层。这将在下文进一步讨论。在其中粒子剩余在基材上的实施例中，可考虑粒子的透明性或不透明性。此外，可考虑折射率和任何吸收或反射性质，使得粒子起到合适的作用。

本文描述的基材可为能够被蚀刻的任何基材。在至少一些实施例中，所述基材为吸光的。特别地，所述基材可用于半导体太阳能电池的目的。这样，所述基材可为形成太阳能电池的半导体材料，或为将形成半导体太阳能电池之上的窗口的透明光学玻璃，如二氧化硅或硼硅酸盐。由于基材有充当光伏太阳能电池的可能有利条件，可能特别有用的是所述基材由结晶材料形成。特别理想的结晶材料的例子包括硅、砷化镓、二硒化铜铟或碲化镉。也可设想任何其他合适的太阳能电池材料用作基材。

可通过能够在基材表面上施用粒子层的任何方法涂布本文描述的粒子。在一些实施例中，这种涂布方法提供了基本上的粒子单层，即，基本上不含具有超过一层粒子的区域的层。所述单层可为密堆积的，其中粒子之间的空间被最小化。对于具有同一直径的球形粒子，在基材表面上密堆积粒子的投影覆盖基材表面的~91%。然而，对于其中粒子形状偏离球形的情况，或者其中存在粒度分布的情况，覆盖百分比将变化。在一些实施例中，所述层可覆盖基材表面的至少50%。在其他实施例中，所述层可覆盖基材表面的至少60%。在其他实施例中，所述层可覆盖基材表面的至少70%、80%或90%。本文所用的“密堆积的”单层可理解为覆盖基材表面的至少70%的层。通过参照图9可更好地理解“密堆积的”单层的定义。该图显示了本发明中的粒子层的一个设想实施例的SEM图像。

在基材上涂布粒子的合适方法包括但不限于浸涂、旋涂、刮棒涂布、辊涂、刮刀涂布、喷涂、竖直蒸镀、对流组装/沉积、Langmuir-Blodgett组装、化学或电化学涂布，或静电驱动涂布。当选择涂布方法时，本领域技术人员将考虑如下因素：基材尺寸（例如基材面积）；制品是否为柔性幅材，特别是制品是否以卷对卷连续形式加工；所需的涂层均匀度；以及用于悬浮粒子的溶剂的性质。

在一些情况中，涂布溶液为了分散性的目的可包含表面活性剂。换言之，粒子为最终涂布至基材上的溶液的部分，并可加入表面活性剂以适当分散所述粒子。可基于如下因素选择表面活性剂：表面活性剂在溶剂中的分散能力、粒子的表面性质、它们将要暴露至的温度、表面活性剂从表面去除的能力（通过冲洗、蚀刻或一些其他方法），以及表面活性剂的化学稳定性和热稳定性。

每个类型的一些常见表面活性剂包括(a)离子型(i)阴离子型（例如基于硫酸根、磺酸根或羧酸根阴离子）：全氟辛酸盐（所谓的PFOA或PFO）、全氟辛烷磺酸盐（所谓的PFOS）、十二烷基硫酸钠（所谓的SDS）、十二烷基硫酸铵（和其他烷基硫酸盐）、月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠（也称为十二烷基醚硫酸钠(SLES)）、烷基苯磺酸盐，以及通常地，皂或脂肪酸盐；(ii)阳离子型（例如基于季铵阳离子）：鲸蜡基三甲基溴化铵（所谓的CTAB，又名十六烷基三甲基溴化铵），和其他烷基三甲基铵盐，十六烷基氯化吡啶鎓（所谓的CPC）、聚乙氧基化牛油脂肪胺（所谓的POEA）、苯扎氯铵（所谓的BAC），和苄索氯铵（所谓的BZT）；以及(iii)两性离子型（也称为两性）：十二烷基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱，和椰油酰氨两性基甘氨酸盐；(b)非离子型：烷基聚(环氧乙烷)、烷基酚聚(环氧乙烷)、聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)的共聚物（商业上称为泊洛沙姆或泊洛沙胺）、烷基多葡糖苷（包括，例如，辛基葡糖苷和癸基麦芽糖苷）、脂肪醇（包括，例如，十六醇和油醇）、椰油酰胺MEA、椰油酰胺DEA聚山梨醇酯（如称为Tween20和Tween80的那些和十二烷基二甲基氧化胺。本领域技术人员将认识到，这不以任何方式旨在作为可得的表面活性剂的全面列表，但仅意在提供有关在选择用于本文所述的分散体中的适当表面活性剂时应该考虑的因素的指导。

返回至图1和图4，在用粒子涂布基材之后，下一步骤为改性粒子310，从而产生粒子312。粒子的改性可包括熔融所述粒子（或“回流”所述粒子）的步骤、收缩所述粒子的步骤，或上述两者。对该步骤的更好理解示于图2A和2B中。来自图2A和2B的步骤示出了熔融基材220上的粒子210，使得熔融粒子中的一些聚结，随着增加的接触区域和改进的粘合力，产生涂布元件212。

当熔融粒子时，本领域技术人员将了解应该将粒子加热例如至它们的熔点以上，或者充分加热至它们的玻璃化转变温度（即Tg）以上，使得它们在分配的处理时间过程中回流而无不希望的分解、蒸发，或与基材的反应。当然，当例如在烘箱中进行熔融时，应小心选择粒子，所述粒子能够在不会损坏或分解基材也不会损坏或分解同时被加热的任何其他材料的温度下被熔融。可能用于熔融粒子并同时对基材赋予最少加热的技术包括红外辐射加热、急骤加热，或暴露于光学辐射（例如来自激光器），所述光学辐射具有被粒子强烈吸收但不被基材强烈吸收的波长。

或者，可代之以在熔融粒子之前、之后或与熔融粒子同时，通过“收缩”来改性粒子。所述收缩步骤可涉及反应离子蚀刻或氧等离子体蚀刻所述粒子层。氧等离子体蚀刻在能够从所有角度同等蚀刻（各向同性）的基材的表面处产生赋能的自由基和离子。通常可在相当高的压力（例如0.1乇至1.0乇）下使用所述过程。反应离子蚀刻过程为与氧等离子体蚀刻相当的过程，不同的是蚀刻在较低压力（例如0.001乇至0.1乇）下发生，由此允许更深的蚀刻特征，并可包括许多其他等离子体化学反应。在任一步骤中，粒度从不同角度被降低。换言之，粒子的高度（自基材至粒子顶部）不仅减少，左右距离（或宽度）也减少。结果是收缩粒子不会覆盖基材表面积那么多。所述反应离子蚀刻或氧等离子体蚀刻步骤也可在如下条件下进行：使得粒子同时熔融至基材顶部表面，并同时被收缩。或者，粒子可首先通过被收缩而改性，随后为熔融的第二改性。反之，粒子可在被收缩之前被熔融。如果仅进行收缩步骤，则基材顶部表面的更多表面积将不被覆盖（或无掩蔽）。这在某些应用中可为理想的。相比于单独的熔融步骤，收缩步骤随后熔融步骤可留下更多的无掩蔽的表面积，取决于在熔融过程中有多少粒子铺展并润湿基材表面。还重要的是需注意到，如果均匀尺寸的粒子在基材上形成密堆积图案，然后所述粒子被收缩使得它们不再接触，则可独立地控制所述图案的周期性和填充因子（特征尺寸与间距的比例）。

在粒子的改性之后，如图1和图4所示，下一步骤为使用经改性的粒子作为蚀刻掩模而蚀刻基材，从而在被掩蔽的区域之间产生凹陷。在选择适当的蚀刻技术中，应考虑粒子与基材之间的蚀刻速率比、所需的蚀刻各向异性程度（即所需结构的纵横比），和在所述过程中损坏基材的可能性。取决于粒子和基材的种类，适当的蚀刻技术可包括干法蚀刻、湿法蚀刻或两者的组合。对于将结构蚀刻为太阳能电池基材，考虑到在制造中这种过程的成本和简单性，湿法蚀刻技术可为最适当的。例如可通过浸入公知的酸性或碱性蚀刻剂中或者溶剂中而进行湿法蚀刻。在某些实施例中，干法蚀刻和湿法蚀刻可彼此组合使用。适当的干法蚀刻方法可包括溅射蚀刻、反应离子蚀刻或离子束蚀刻等。当目的是在具有高纵横比的基材中产生结构时，这是特别理想的。

改性所述粒子的主要优点包括对基材的更大粘结性，以及覆盖基材的更大表面（而无许多间隙）或独立地设定掩模元件的尺寸和间距的能力。当无粒子的改性时，湿法蚀刻剂通常渗透至粒子之下，并降低粒子有效掩蔽基材的能力。这可参照图3A和3B而了解。一般而言，应了解图3A-3D显示了以两种方式完成的过程。第一种涉及图3A、3B以及3C中的步骤。第二种涉及图3A、3B以及3D中的步骤。在两个过程中的最终步骤将在下文进一步解释。图3A示出了在任何熔融/回流之前的粒子210。应注意，在所述粒子之下的基材220上存在大量表面积，但其并不与粒子210接触。所述表面积可易于被蚀刻剂所渗透，这在许多情况中是不期望的。例如，当将要掩蔽与粒子210的接触点以下的基材区域时，大量蚀刻剂将自由接触基材并蚀刻大部分表面。相反，图3B示出了将粒子熔融成熔融粒子212的作用。可易于看出大量更多的表面积被“掩蔽”，从而产生用于蚀刻过程的更有效的掩蔽。这是熔融过程的最大益处。

当基材的表面被蚀刻时，提供表面特征。这种表面特征可为粗糙表面的任何适当的形状。当使用各向异性蚀刻剂时，通常，蚀刻将根据基材的材料结构而在基材中发生。例如，在结晶材料（如硅）中，各向异性湿法蚀刻剂通常将沿着结晶平面之一以更大的速率蚀刻。这通常导致棱柱结构的形成。该作用可参照图3B和3D而更好地理解。在此情况中，尽管熔融粒子具有圆形形状，但蚀刻剂根据结晶结构蚀刻通过基材220。因此，产生棱柱表面特征217。各向同性蚀刻导致蚀刻在所有方向上以相当的速率发生。因此，蚀刻至结构中的形状将极大取决于存在于基材表面上的粒子掩模。该作用示于由图3B至图3C的转变。这里，凹型凹处216被蚀刻至基材220中，其中结构218留在大部分掩模212先前所处的位置之下。

可设想许多经蚀刻的基材结构。例如，表面结构或特征可为圆锥形、角锥形、棱柱状、半球形、圆柱形、如上形状的截平形式，以及任何其他类型的无规形状的微结构。此外，可发生蚀刻，使得产生的主要结构实际上为进入基材的大空穴，且微峰(micropeak)分散于在空穴之间的整个基材中。

图2A-2C、3A、B&C和3A、B&D显示了以三种不同的方式进行的过程。图2A-2C显示了第一过程的示意性流程图。这里，粒子单层210在基材220上成层，使得粒子间隔开来。当将所述粒子熔融成熔融粒子212时，粒子的分布产生各种尺寸和分布的熔融粒子212。如可从图2B和3B看出，熔融粒子在基部变宽，使得基材220的更大表面积被覆盖。在改性之后，使用不同形状的熔融粒子212作为掩模进行湿法蚀刻。结果是多个不同形状的结构214。这些形状可被描述为无规的，并基于粒子如何在基材220上分散。

或者，粒子层210可为密堆积的，如在图3A-3D的示意图中所示。这里，将粒子熔融导致熔融粒子212的紧密堆积分布，使得存在极少的基材220的表面积未被粒子212覆盖。然后，蚀刻的方式可决定在基材220上所产生的结构类型。在图3C中，基材被各向同性地蚀刻，从而产生圆形凹型凹陷216。在所述凹陷之间为微结构218。图3D示出了各向异性蚀刻的结果，使得结构217根据基材220的结晶结构而形成。

使用反应离子蚀刻或氧等离子蚀刻以收缩粒子的过程示于图4的示意图中。这里，粒子310以密堆积的方式分布于基材320上的层中（类似于图2(B-C)）。然而，在该情况中，粒子既被熔融也被蚀刻。这产生被收缩的粒子312，从而在相邻熔融粒子之间存在更大的距离。作为结果，当进行基材蚀刻步骤时，大量更多的蚀刻剂与基材320接触，凹陷316形成至基材中。所形成的主要结构为凹陷316，微峰318在存在最多的粒子蚀刻掩模312的位置处位于凹陷之间。图4中的过程的最终产品可记为类似于图3C中的过程的最终产品。区别主要在于，当粒子310被收缩为经改性的粒子312时，它们掩蔽更少的表面积。这将产生更宽的凹陷316以及在所述凹陷之间更窄的微峰318。图2A至图4的任意过程可有效降低吸光基材表面的反射。

返回至图1，当基材已被蚀刻时，可任选地去除经改性的粒子。由于所述粒子充当蚀刻掩模，因此蚀刻通常导致粒子层的至少一些（如果不是全部的话）通过所述蚀刻过程而被去除。然而，粒子层的一些可剩余。所述粒子层可具有抗反射性质或其他理想的性质，所述抗反射性质或其他理想的性质可产生使所述粒子层粘附于基材以用于其最终用途的需要。然而，在许多实施例中，理想的是去除剩余粒子。粒子的去除可通过许多本领域已知的过程而进行。例如，可机械地、通过溶剂、通过进一步蚀刻、通过物理振动，或许多其他方法来去除粒子。

在另一实施例中，已发现降低吸光基材的反射率的一个可选择的方式涉及在基材上沉积粒子层，以及潜在地改性所述粒子，但不是蚀刻。在该实施例中，在加入粒子并通过收缩和/或熔融潜在地改性所述粒子之后，所述层被另一高折射率的材料层覆盖。用于涂布的高折射率材料可为许多合适的材料。特别可用的材料包括Si3N4、ZnS、ZnSe、TiO2、ZrO2、Al2O3、HfO2、Ta2O5和SiON。图10A-C示出了这种实施例的一个实例。在该图中，将440nm的SiO₂纳米粒子涂布于基材上。不进行熔融。在沉积所述纳米粒子之后，通过来自挡板船(baffledboat)的真空蒸发用400nm的ZnS层涂布（基材和纳米粒子的）整个表面。所述层可具有任何适当的厚度，但可根据用于提高吸光的最合适的厚度进行选择。此外，可通过适当的方法沉积所述高折射率层，所述方法例如电子束蒸镀、溅射、物理气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、化学气相沉积、旋涂，或许多其他方法。如果在该特定过程中需要粒子的改性，则粒子的改性又可通过熔融、反应离子蚀刻或氧等离子体蚀刻，或熔融和蚀刻过程两者进行。

实例

通过下面的一些实例进一步说明所公开的构造的一些优点。在这些实例中引用的特定材料、量和尺寸以及其他条件和细节不应解释为不当地限制本发明。

实例1

将标称直径为0.8μm的球形聚(甲基丙烯酸)甲酯(PMMA)粒子的粉末（可得自SokenChemical&EngineeringCo.,Ltd）分散于水中，以制得固体含量为12wt.%的悬浮体。为了协助分散，将0.01%tomadol25-9非离子型表面活性剂（可得自AirProductandChemicals,Inc.）加入所述溶液。通过涂布速度为65mm/min的浸涂将粒子溶液涂布于（100取向的）硅晶片基材上。然后在加热板上在130℃下加热经涂布的基材1分钟以回流所述粒子。图5提供了在Si上涂布的熔融粒子的SEM图像，其显示了增加的接触区域。

接着各向同性地湿法蚀刻所述Si晶片。这通过如下方式进行：在室温下，将用PMMA掩模涂布的Si晶片浸入HNO₃∶12H₂O∶NH₄F(25∶12∶1)溶液中3小时而无搅动。图6显示了具有仍在原处的熔融PMMA的经蚀刻的Si的SEM图像。进入Si的蚀刻深度为大约300nm。

实例2

使用与实例1类似的过程，不同的是将多个不同的样品浸入HNO₃∶12H₂O∶NH₄F(25∶4∶1)湿法蚀刻剂不同的时间。此外，在湿法蚀刻之后，样品在异丙醇溶液中超声5分钟以去除残余的PMMA粒子。图7A-D显示了蚀刻时间为5分钟（图7A)、8分钟（图7B）、10分钟（图7C）和13分钟（图7D）的结果。尽管湿法蚀刻剂为各向同性性质，仍然获得了角锥形结构。因此，各向同性蚀刻剂的使用可产生不对称结构，表明本文描述的过程不限于单晶硅，且也可适用于无定形硅、多晶硅和可能的其他太阳能电池。

测量通过如上过程（5分钟和8分钟蚀刻时间）产生的经蚀刻的基材的反射光谱以及不具有结构或涂层的硅晶片的反射光谱。通过UV-VIS光谱测定法(PerkinElmerLtd.,UK)测量样品的总漫反射率（捕集光谱反射和散射光）。图8显示了结果。该图提供了使用熔融的0.8μmPMMA粒子作为蚀刻掩模而蚀刻指定时间的结构的反射光谱。相比于其他蚀刻时间和未经蚀刻的晶片，8分钟的蚀刻时间在可见光谱上显示出最佳抗反射性质。经8分钟蚀刻的样品的漫反射率范围为在400nm波长处的24%至800nm处的18%。在鲜明对比之下，不进行蚀刻的硅晶片具有极高的反射率，在相同波长范围内所述反射率范围为大约48%至大约33%。

Claims (25)

1.一种将基材织构化的方法，所述方法包括如下步骤：

a)在基材的顶部表面上涂布粒子层；

b)改性所述粒子，包括熔融所述粒子以形成熔融粒子，其中所述熔融粒子中的至少一些聚结，使得所述熔融粒子为无规尺寸和分布的；以及

c)使用经改性的粒子作为蚀刻掩模而蚀刻所述基材，以形成无规形状的结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中改性所述粒子增加了所述粒子中的至少一些与所述基材的一些之间的接触面积。

3.根据权利要求1所述的方法，其中改性所述粒子的步骤包括收缩所述粒子和熔融所述粒子。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述收缩步骤通过反应离子蚀刻或氧等离子体蚀刻进行。

5.根据权利要求3所述的方法，其中收缩所述粒子在熔融所述粒子之前进行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述粒子由聚合物组成。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述聚合物包括聚(甲基丙烯酸)甲酯。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述基材上涂布之前将所述粒子层分散于溶液中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中将表面活性剂加入分散有所述粒子的溶液中。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂布步骤包括如下的一种或多种：旋涂、浸涂、刮棒涂布、辊涂、刮刀涂布和喷涂。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材吸收光。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述基材为半导体太阳能电池。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述半导体太阳能电池由结晶材料组成。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述结晶材料为硅、砷化镓、二硒化铜铟或碲化镉。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材由玻璃组成。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻包括湿法蚀刻。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述湿法蚀刻为各向同性的。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述湿法蚀刻为各向异性的。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻包括干法蚀刻。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述干法蚀刻包括溅射蚀刻。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述干法蚀刻包括反应离子蚀刻。

22.根据权利要求19所述的方法，其中所述干法蚀刻包括离子束蚀刻。

23.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤顺序地进行。

24.一种将基材织构化的方法，所述方法包括如下步骤：

a)在基材的顶部表面上涂布粒子层，并且改性所述粒子层，包括熔融所述粒子以形成熔融粒子，其中所述熔融粒子中的至少一些聚结，使得所述熔融粒子为无规尺寸和分布的；

b)在所述粒子层上涂布高折射率层，

其中所述高折射率层的材料包括Si₃N₄、ZnS、ZnSe、TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、HfO₂、Ta₂O₅和SiON中的至少一种。

25.根据权利要求24所述的方法，其中改性所述粒子层的步骤进一步包括反应离子蚀刻或氧等离子体蚀刻所述粒子。