金辅助湿法化学制备黑硅的实验研究

金辅助湿法化学制备黑硅的实验研究

摘要：为了探索弱酸体系中黑硅材料的制备，将太阳电池级单晶硅片浸入含

有氯金酸(HAuCl4) 的草酸/氢氟酸(H2C 2O 4/HF)混合溶液中进行刻蚀。利用扫描电

子显微镜（SEM ）和紫外-可见-近红外分光光度计对表面形貌和反射光谱进行了

表征与测量。结果表明：样品表面具有不规则网格状陷光结构，在350~2500nm

波段平均反射率约为11.3%。

关键词：黑硅; 草酸溶液; 广谱吸收

0 引言

Haruta [1-2]1989年陆续报道了Fe 2O 3、TiO 2等担载高分散金纳米粒子后在CO

和H 2氧化、NO 还原、水煤气反应、CO 2催化加氢、甲醇燃烧反应中的高催化活

性，引起化学领域的广泛关注。以注入Mn 、Fe 、Co 、Ni 、Cu 或其氢氧化物中

的金纳米粒子([Au9(PPh3) 8(NO3) 3])作催化剂，可使CO 在低温下即被氧化[3]。研

究表明，经过煅烧后，由于形成了[Au(PPh3)]+小颗粒，金纳米粒子Fe(OH)3体系

的催化活性显著提高[4]。Haruta 等[5]研究发现，金纳米粒子的尺寸和几何形状对

催化活性也有影响。金粒子尺寸足够小时，会产生量子尺寸效应，引起金纳米粒

子向绝缘体转化，并形成不同能级间驻电子波[6]。金纳米粒子作为一种新型催化

剂在催化氧化反应中有着很高的催化活性。目前还发现金纳米粒子还具有荧光特

性、超分子与分子识别特性等。选择金纳米粒子作为催化剂是鉴于他的高效催化

活性在湿法刻蚀中的作用，可以使反应快速进行以在短时期内或者相关实验结果，

以便分析其作用机理。

为了降低晶体硅表面反射，一种被称作黑硅的材料因具有广谱吸收特性，对

可见光吸收率高达95%以上，对红外光吸收也不低于80%，被认在开发光电探

测器件，高效太阳电池等方面具有潜在应用价值。黑硅是硅材料（包括单晶硅、

多晶硅、非晶硅）经过表面改性获得的一种新型的光电材料。它能够有效降低硅

材料对太阳光谱的反射并拓宽硅材料对太阳光谱(250~2500 nm) 的吸收。因此，

被认为是制备高效硅基太阳电池的重要候选材料之一。金属辅助湿法化学刻蚀制

备黑硅简便易行，成本低廉，高效可靠，具有良好的发展前景[7]。在HF/H2O 2混

合溶液中添加金纳米粒子作为催化剂，是金属辅助湿法化学刻蚀最成熟的方法。

金纳米粒子不仅可以通过向HF/H2O 2混合溶液中添加金化合物以自组装的方式

获得[8-10]，也可以由真空蒸发[11-12] ，磁控溅射[13]等获得。为增强黑硅的宽光谱吸

收性能，对金辅助湿法化学刻蚀方法进行改良。本文以金辅助湿法化学蚀刻硅片

为实验依据，通过微结构表征与反射率分析来得出相关结论。实验首次采用草酸

刻蚀金字塔结构，增强了单晶硅表面的广谱吸收特性。然而，关于金属湿法化学

刻蚀机理研究结果认为要采用除含有金，银，铂等贵金属的其它廉价金属催化剂

制备黑硅暂时不具有可行性[14]。因此，为了进一步降低制备成本，本文在含有

HAuCl 4的H 2C 2O 4/HF混合溶液中成功制备出了黑硅材料。

1 实验

本实验采用同批次直拉(CZ)单晶硅片，样品尺寸为20mm 20mm ，电阻率为

0.5~3Ω·cm。硅片依次浸入丙酮、无水乙醇溶液中，采用超声波辅助清洗各5min ，

以去除表面有机油渍和无机玷污，然后自然晾干并保存于恒温柜台中备用。

1) 金字塔绒面制备流程

采用技术成熟的混合溶液(I)（组成为：NaOH(wt2%)、Na 2SiO 3•9H2O(wt3%)、

IPA(vol 6.5%)）在80~82℃下对原硅片腐蚀30min 制备绒面[15]。然后用去离子水

冲洗，晾干。

2) 样品1制备流程

如图1所示。原切硅片被侵入混合溶液(II)（0.059 mM/ml H 2C 2O 4, 40%HF,

体积比3:1, 0.012 mMHAuCl3）中，在室温条件下，处理5 h以上, 并用去离子水

冲洗干净。然后，样品被侵入混合溶液(III ) （65% HNO3, H2O ，体积比1:2）中处

理 1-3分钟，最后用去离子水冲净凉干。

图1 样品1制备流程

Fig.1. Process for preparingsample 1

1.1样品的表征

样品的反射率由昆明理工大学材料分析研究所提供的紫外-可见-近红外分

光光度计(U-4100)测试；样品表面结构由云南大学现代测试分析中心扫描电镜

SEM 表征。样品表征测试前，均侵入稀释HF 溶液10~30s以去除自然氧化膜，

并用大量去离子水冲洗自然晾干。

2 结果与讨论

2.1样品反射率曲线

原切硅片在整个太阳光谱波段都有着很高的反射率，不适宜用做太阳电池的

直接材料；金字塔绒面作为硅太阳电池发展初期被普遍采用。黑硅材料还处于研

究状态，但出色的减反射率表明黑硅材料是发展的趋势所在。由图2表征各种材

料的反射率曲线图，直观显现巨大的差异性。

图2样品反射率曲线

Fig.2Reflectance spectra of different samples.

通过数据来分析不同样品在不同波段的反射率可以具体化表达样品1的优

势，对于不同样品在不同波段的平均反射率如表1所示。

表1 不同样品在不同波段的平均反射率

Table. 1. Average reflectance of different samples in different spectral bands

Average reflectance (%)

制备方法 350～1000

(nm)

原切硅

金字塔绒面

样品 1 39.34 12.7 6.04 1100～2500 350～2500 (nm) 29.03 51.51 9.56 (nm) 49.64 38.05 11.31

由表1看出，金字塔绒面结构在整个太阳光谱平均反射率略低于原硅片，

仅在有效吸收波段比原硅片低很多，而在长波波段反而有更高的反射率，这证

明了金字塔结构的选择吸收性，说明金字塔绒面只是改良了原硅片的反射率，

并未有效改进整个吸收光谱, 分析认为只有在广谱波段都具有良好地吸收性才能

很好利用光能，因此寻求更好的结构来研究。样品1相对于金字塔绒面在有效

吸收波段①低6个百分点，在长波波段比原切硅低20个百分点，并且在整个太阳

光谱②平均反射率低达11.31%。为了弄清样品1出色的吸收性能与其微观形貌是①

②有效吸收波段（波长）：350——1200nm 。 太阳光谱指：250——2500nm 的全波长段。

存在联系的，因此进一步使用扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构进行表征。

2.2样品表面形貌

样品微结构形貌如图3所示，其中a 是样品1的俯视图，b 是样品1的断面

图。

图3 样品的SEM 图

Fig.3SEM photos of samples

从图3可能看出，样品表面具有不规则网格状结构且向下刻蚀程度不深，

表明金纳米粒子催化剂在草酸刻蚀溶液中没有起到高效的催化的作用，金纳米

粒子催化剂在H 2O 2/HF可产生纳米粒子，增强纵向刻蚀，获得具有纵横比的微

纳结构，实现对光的捕获。因此，在草酸刻蚀液中制备出具有广谱吸收材料的

事实意味着在草酸刻蚀液制备黑硅与在H 2O 2/HF刻蚀液中制备黑硅的金纳米粒

子作用完全不同。关于在草酸刻蚀液中制备黑硅机理，我们认为，金纳米粒子

催化剂与H 2C 2O 4相互作用形成网格状掩膜沉积于硅表面，阻止刻蚀溶液与硅表

面反应，同时未被网格状掩膜覆盖的区域，在H 2C 2O 4和HF 的相互协作下，经

过长达5h 的时间纯化学反应只刻蚀出浅坑。

由此样品1表面微结构呈现出不规则网格结构，但是纵向刻蚀深度不明显，

这与在强酸刻蚀溶液中制备的黑硅材料表面微结构具有很大的差异。同时，从

图2的反射率曲线上看，并没有出现干涉峰，即样品1的广谱吸收性能并非因为

硅片暴露在空气中产生二氧化硅减反射膜所至。关于光吸收性能与微结构的关

系，我们猜想认为，有可能是金纳米粒子催化剂与H 2C 2O 4相互作用沉积在硅表

面的网格状掩膜并未能在HNO 3

溶液中被去除，金属纳米粒子在硅的禁带中引

入光吸收能级和表面网格状微结构光陷阱共同作用的结果。

3 结论

相对与强酸体系（HF/H2O 2）样品硅材料而言，通过表面的深层织构化可以

使其反射在宽波长范围内得到有效的抑制，这是因为实验产生有着尖锐突起和

凹陷的粗糙表面可以产生多重反射和吸收，从而降低了反射率。采用金纳米粒

子辅助湿法化学方法，在弱酸体系（H 2C 2O 4/HF）混合溶液中制备出了黑硅材料，

经过长达5h 的时间并未腐蚀透过硅片，并且蚀刻程度不深，证明其金纳米粒子

在实验中的作用机理并非强酸体系中的高效催化作用。结果表明在350~2500nm

波段平均反射率约为11.3%。但是其制备机理及其光吸收性能与其表面微结构

的内在联系还需要进一步探索。

参考文献

[1]Ueda A，Oshima T，Haruta M. Reduction of nitrogen monoxide with propane in the

presence of oxygen and moisture over gold supported on metal oxides[J].Applied

Catalysis ：Environmental ，1997,12(2—3):8l-93.

[2]Andreeva D，Tabakova T，Idakiev V，et a1.Au—Fe203 catalyst for water—gas shift

reaction prepared by deposition —precipitation[J].Applied Catalysis A ：General ，

1998,169(1):9-14.

[3]uanY,Asakura K ，Wan H ，et a1.Supported gold catalysts derived from gold

complexes and as —precipitated metal hydroxides ，highly active for

low —temperature CO oxidation[J].Chemistry Letter,1996,9:755-756.

[4]Kozlova P ，Kozlov I ，Sugiyama S ，et a1.Study of gold species in iron.oxide

supported gold catalysts derived from gold. phosphate complex Au(PPh3)(NO3)and

as —precipitated wet Fe(OH)3[J].Journal of Catalysis,1999,181(1):37—48.

[5]Vogel W，Kageyama H，Haruta ，M ，et a1.The relationship between the structure

and activity of nanometer size gold when supported on Mg(OH)2[J].Journal of

Catalysis,1998,177(1):1-10.

[6]Daniel M C，AstrucD.Gold Nanoparticles. assembly，supra molecular chemistry，

quantum —size-related properties ，and applications toward biology ，catalysis ，and

nanotechnology[J].Chemical Reviews,2004,104(1):293-346.

[7]李学铭, 廖承菌, 唐利斌等. 化学刻蚀制备黑硅材料的研究现状及展望[J].

材料导报，2012,26(11):142-147.

[8]Hao-Chih Yuan, Vernon E. Yost, Matthew R. Page, et al. Efficient black silicon

solar cell with a density-graded nonporous surface: optical properties, performance

limitations, and design rules[J].Applied Physics Letters,2009,95:1235011-1235013.

[9]Howard M.Branz,Vernon E. Yost,Scott Ward, et al. Nanostructures black silicon

and the potical reflectance of graded-density surfaces[J].Applied Physics

Letters,2009,94:1-3.

[10]Hao-Chin Yuan, Vernon E. Yost, Matthew R. Page, et al. black silicon[C].Efficient

black silicon solar cells with nonporous anti-reflection made in a single-step liquid

etch.IEEE,2009.

[11]SvetoslavKoynov, Martin S. Brandt, Martin Stutzmann. Black multi-crystalline

silicon solar cells[J].Rapid Research Lettetrs,2007,3:53-55.

[12]SvetoslavKoynov, Martin S. Brandt, Martin Stutzmann. Black nonreflecting

silicon surface for solar cells[J].Appl. Phys.Lett,2006,88:2031071-2031073.

[13]AgnieszkaKurek, Sean T Barry. Metal-assisted chemical etching using sputtered

gold: a simple route to black silicon[J].Science and Technology of Advanced

Materials •,2011,12:1-4.

[14]廖承菌. 基于太阳电池应用的黑硅材料湿法化学制备研究[D].昆明：云南师

范大学，2013.

[15]于静, 王宇, 耿魁伟. 晶硅太阳电池工业生产中制绒工艺与设备设计要点[J].

光伏制造工艺与设备，2010,183:441-446.

Experimental study of preparation of black silicon using Au-assisted chemical

etching

Abstract: In order to further reduce the cost of preparation of black silicon, a novel method to prepare black silicon based on as-cut silicon has been performed under H 2C 2O 4/HFmixed aqueous solution containing HAuCl4. The reflective spectrum of such black silicon surface and the microstructure were measured by UV-VIS-NIR spectrophotometer and scanning electron microscope(SEM), respectively. Results show that the sample has grid-like light-trapping structure, its average reflectance is roughly 11.3% in the range of 350-2500 nm.

Keywords:Black silicon; oxalic acid; Wide spectral absorbing

金辅助湿法化学制备黑硅的实验研究

摘要：为了探索弱酸体系中黑硅材料的制备，将太阳电池级单晶硅片浸入含

有氯金酸(HAuCl4) 的草酸/氢氟酸(H2C 2O 4/HF)混合溶液中进行刻蚀。利用扫描电

子显微镜（SEM ）和紫外-可见-近红外分光光度计对表面形貌和反射光谱进行了

表征与测量。结果表明：样品表面具有不规则网格状陷光结构，在350~2500nm

波段平均反射率约为11.3%。

关键词：黑硅; 草酸溶液; 广谱吸收

0 引言

Haruta [1-2]1989年陆续报道了Fe 2O 3、TiO 2等担载高分散金纳米粒子后在CO

和H 2氧化、NO 还原、水煤气反应、CO 2催化加氢、甲醇燃烧反应中的高催化活

性，引起化学领域的广泛关注。以注入Mn 、Fe 、Co 、Ni 、Cu 或其氢氧化物中

的金纳米粒子([Au9(PPh3) 8(NO3) 3])作催化剂，可使CO 在低温下即被氧化[3]。研

究表明，经过煅烧后，由于形成了[Au(PPh3)]+小颗粒，金纳米粒子Fe(OH)3体系

的催化活性显著提高[4]。Haruta 等[5]研究发现，金纳米粒子的尺寸和几何形状对

催化活性也有影响。金粒子尺寸足够小时，会产生量子尺寸效应，引起金纳米粒

子向绝缘体转化，并形成不同能级间驻电子波[6]。金纳米粒子作为一种新型催化

剂在催化氧化反应中有着很高的催化活性。目前还发现金纳米粒子还具有荧光特

性、超分子与分子识别特性等。选择金纳米粒子作为催化剂是鉴于他的高效催化

活性在湿法刻蚀中的作用，可以使反应快速进行以在短时期内或者相关实验结果，

以便分析其作用机理。

为了降低晶体硅表面反射，一种被称作黑硅的材料因具有广谱吸收特性，对

可见光吸收率高达95%以上，对红外光吸收也不低于80%，被认在开发光电探

测器件，高效太阳电池等方面具有潜在应用价值。黑硅是硅材料（包括单晶硅、

多晶硅、非晶硅）经过表面改性获得的一种新型的光电材料。它能够有效降低硅

材料对太阳光谱的反射并拓宽硅材料对太阳光谱(250~2500 nm) 的吸收。因此，

被认为是制备高效硅基太阳电池的重要候选材料之一。金属辅助湿法化学刻蚀制

备黑硅简便易行，成本低廉，高效可靠，具有良好的发展前景[7]。在HF/H2O 2混

合溶液中添加金纳米粒子作为催化剂，是金属辅助湿法化学刻蚀最成熟的方法。

金纳米粒子不仅可以通过向HF/H2O 2混合溶液中添加金化合物以自组装的方式

获得[8-10]，也可以由真空蒸发[11-12] ，磁控溅射[13]等获得。为增强黑硅的宽光谱吸

收性能，对金辅助湿法化学刻蚀方法进行改良。本文以金辅助湿法化学蚀刻硅片

为实验依据，通过微结构表征与反射率分析来得出相关结论。实验首次采用草酸

刻蚀金字塔结构，增强了单晶硅表面的广谱吸收特性。然而，关于金属湿法化学

刻蚀机理研究结果认为要采用除含有金，银，铂等贵金属的其它廉价金属催化剂

制备黑硅暂时不具有可行性[14]。因此，为了进一步降低制备成本，本文在含有

HAuCl 4的H 2C 2O 4/HF混合溶液中成功制备出了黑硅材料。

1 实验

本实验采用同批次直拉(CZ)单晶硅片，样品尺寸为20mm 20mm ，电阻率为

0.5~3Ω·cm。硅片依次浸入丙酮、无水乙醇溶液中，采用超声波辅助清洗各5min ，

以去除表面有机油渍和无机玷污，然后自然晾干并保存于恒温柜台中备用。

1) 金字塔绒面制备流程

采用技术成熟的混合溶液(I)（组成为：NaOH(wt2%)、Na 2SiO 3•9H2O(wt3%)、

IPA(vol 6.5%)）在80~82℃下对原硅片腐蚀30min 制备绒面[15]。然后用去离子水

冲洗，晾干。

2) 样品1制备流程

如图1所示。原切硅片被侵入混合溶液(II)（0.059 mM/ml H 2C 2O 4, 40%HF,

体积比3:1, 0.012 mMHAuCl3）中，在室温条件下，处理5 h以上, 并用去离子水

冲洗干净。然后，样品被侵入混合溶液(III ) （65% HNO3, H2O ，体积比1:2）中处

理 1-3分钟，最后用去离子水冲净凉干。

图1 样品1制备流程

Fig.1. Process for preparingsample 1

1.1样品的表征

样品的反射率由昆明理工大学材料分析研究所提供的紫外-可见-近红外分

光光度计(U-4100)测试；样品表面结构由云南大学现代测试分析中心扫描电镜

SEM 表征。样品表征测试前，均侵入稀释HF 溶液10~30s以去除自然氧化膜，

并用大量去离子水冲洗自然晾干。

2 结果与讨论

2.1样品反射率曲线

原切硅片在整个太阳光谱波段都有着很高的反射率，不适宜用做太阳电池的

直接材料；金字塔绒面作为硅太阳电池发展初期被普遍采用。黑硅材料还处于研

究状态，但出色的减反射率表明黑硅材料是发展的趋势所在。由图2表征各种材

料的反射率曲线图，直观显现巨大的差异性。

图2样品反射率曲线

Fig.2Reflectance spectra of different samples.

通过数据来分析不同样品在不同波段的反射率可以具体化表达样品1的优

势，对于不同样品在不同波段的平均反射率如表1所示。

表1 不同样品在不同波段的平均反射率

Table. 1. Average reflectance of different samples in different spectral bands

Average reflectance (%)

制备方法 350～1000

(nm)

原切硅

金字塔绒面

样品 1 39.34 12.7 6.04 1100～2500 350～2500 (nm) 29.03 51.51 9.56 (nm) 49.64 38.05 11.31

由表1看出，金字塔绒面结构在整个太阳光谱平均反射率略低于原硅片，

仅在有效吸收波段比原硅片低很多，而在长波波段反而有更高的反射率，这证

明了金字塔结构的选择吸收性，说明金字塔绒面只是改良了原硅片的反射率，

并未有效改进整个吸收光谱, 分析认为只有在广谱波段都具有良好地吸收性才能

很好利用光能，因此寻求更好的结构来研究。样品1相对于金字塔绒面在有效

吸收波段①低6个百分点，在长波波段比原切硅低20个百分点，并且在整个太阳

光谱②平均反射率低达11.31%。为了弄清样品1出色的吸收性能与其微观形貌是①

②有效吸收波段（波长）：350——1200nm 。 太阳光谱指：250——2500nm 的全波长段。

存在联系的，因此进一步使用扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构进行表征。

2.2样品表面形貌

样品微结构形貌如图3所示，其中a 是样品1的俯视图，b 是样品1的断面

图。

图3 样品的SEM 图

Fig.3SEM photos of samples

从图3可能看出，样品表面具有不规则网格状结构且向下刻蚀程度不深，

表明金纳米粒子催化剂在草酸刻蚀溶液中没有起到高效的催化的作用，金纳米

粒子催化剂在H 2O 2/HF可产生纳米粒子，增强纵向刻蚀，获得具有纵横比的微

纳结构，实现对光的捕获。因此，在草酸刻蚀液中制备出具有广谱吸收材料的

事实意味着在草酸刻蚀液制备黑硅与在H 2O 2/HF刻蚀液中制备黑硅的金纳米粒

子作用完全不同。关于在草酸刻蚀液中制备黑硅机理，我们认为，金纳米粒子

催化剂与H 2C 2O 4相互作用形成网格状掩膜沉积于硅表面，阻止刻蚀溶液与硅表

面反应，同时未被网格状掩膜覆盖的区域，在H 2C 2O 4和HF 的相互协作下，经

过长达5h 的时间纯化学反应只刻蚀出浅坑。

由此样品1表面微结构呈现出不规则网格结构，但是纵向刻蚀深度不明显，

这与在强酸刻蚀溶液中制备的黑硅材料表面微结构具有很大的差异。同时，从

图2的反射率曲线上看，并没有出现干涉峰，即样品1的广谱吸收性能并非因为

硅片暴露在空气中产生二氧化硅减反射膜所至。关于光吸收性能与微结构的关

系，我们猜想认为，有可能是金纳米粒子催化剂与H 2C 2O 4相互作用沉积在硅表

面的网格状掩膜并未能在HNO 3

溶液中被去除，金属纳米粒子在硅的禁带中引

入光吸收能级和表面网格状微结构光陷阱共同作用的结果。

3 结论

相对与强酸体系（HF/H2O 2）样品硅材料而言，通过表面的深层织构化可以

使其反射在宽波长范围内得到有效的抑制，这是因为实验产生有着尖锐突起和

凹陷的粗糙表面可以产生多重反射和吸收，从而降低了反射率。采用金纳米粒

子辅助湿法化学方法，在弱酸体系（H 2C 2O 4/HF）混合溶液中制备出了黑硅材料，

经过长达5h 的时间并未腐蚀透过硅片，并且蚀刻程度不深，证明其金纳米粒子

在实验中的作用机理并非强酸体系中的高效催化作用。结果表明在350~2500nm

波段平均反射率约为11.3%。但是其制备机理及其光吸收性能与其表面微结构

的内在联系还需要进一步探索。

参考文献

[1]Ueda A，Oshima T，Haruta M. Reduction of nitrogen monoxide with propane in the

presence of oxygen and moisture over gold supported on metal oxides[J].Applied

Catalysis ：Environmental ，1997,12(2—3):8l-93.

[2]Andreeva D，Tabakova T，Idakiev V，et a1.Au—Fe203 catalyst for water—gas shift

reaction prepared by deposition —precipitation[J].Applied Catalysis A ：General ，

1998,169(1):9-14.

[3]uanY,Asakura K ，Wan H ，et a1.Supported gold catalysts derived from gold

complexes and as —precipitated metal hydroxides ，highly active for

low —temperature CO oxidation[J].Chemistry Letter,1996,9:755-756.

[4]Kozlova P ，Kozlov I ，Sugiyama S ，et a1.Study of gold species in iron.oxide

supported gold catalysts derived from gold. phosphate complex Au(PPh3)(NO3)and

as —precipitated wet Fe(OH)3[J].Journal of Catalysis,1999,181(1):37—48.

[5]Vogel W，Kageyama H，Haruta ，M ，et a1.The relationship between the structure

and activity of nanometer size gold when supported on Mg(OH)2[J].Journal of

Catalysis,1998,177(1):1-10.

[6]Daniel M C，AstrucD.Gold Nanoparticles. assembly，supra molecular chemistry，

quantum —size-related properties ，and applications toward biology ，catalysis ，and

nanotechnology[J].Chemical Reviews,2004,104(1):293-346.

[7]李学铭, 廖承菌, 唐利斌等. 化学刻蚀制备黑硅材料的研究现状及展望[J].

材料导报，2012,26(11):142-147.

[8]Hao-Chih Yuan, Vernon E. Yost, Matthew R. Page, et al. Efficient black silicon

solar cell with a density-graded nonporous surface: optical properties, performance

limitations, and design rules[J].Applied Physics Letters,2009,95:1235011-1235013.

[9]Howard M.Branz,Vernon E. Yost,Scott Ward, et al. Nanostructures black silicon

and the potical reflectance of graded-density surfaces[J].Applied Physics

Letters,2009,94:1-3.

[10]Hao-Chin Yuan, Vernon E. Yost, Matthew R. Page, et al. black silicon[C].Efficient

black silicon solar cells with nonporous anti-reflection made in a single-step liquid

etch.IEEE,2009.

[11]SvetoslavKoynov, Martin S. Brandt, Martin Stutzmann. Black multi-crystalline

silicon solar cells[J].Rapid Research Lettetrs,2007,3:53-55.

[12]SvetoslavKoynov, Martin S. Brandt, Martin Stutzmann. Black nonreflecting

silicon surface for solar cells[J].Appl. Phys.Lett,2006,88:2031071-2031073.

[13]AgnieszkaKurek, Sean T Barry. Metal-assisted chemical etching using sputtered

gold: a simple route to black silicon[J].Science and Technology of Advanced

Materials •,2011,12:1-4.

[14]廖承菌. 基于太阳电池应用的黑硅材料湿法化学制备研究[D].昆明：云南师

范大学，2013.

[15]于静, 王宇, 耿魁伟. 晶硅太阳电池工业生产中制绒工艺与设备设计要点[J].

光伏制造工艺与设备，2010,183:441-446.

Experimental study of preparation of black silicon using Au-assisted chemical

etching

Abstract: In order to further reduce the cost of preparation of black silicon, a novel method to prepare black silicon based on as-cut silicon has been performed under H 2C 2O 4/HFmixed aqueous solution containing HAuCl4. The reflective spectrum of such black silicon surface and the microstructure were measured by UV-VIS-NIR spectrophotometer and scanning electron microscope(SEM), respectively. Results show that the sample has grid-like light-trapping structure, its average reflectance is roughly 11.3% in the range of 350-2500 nm.

Keywords:Black silicon; oxalic acid; Wide spectral absorbing