 图3 一步法和两步法经不同刻蚀时间制备的黑硅的反射率（a）和内量子效率（b）； 4.2扩散制结 4.2.1黑硅PN结结深不均匀性 如果将黑硅厚度（纳米结构的长度），和去刀损、酸/碱制绒所引入的硅片表面起伏都考虑在内，其轴向（纵向）起伏的长度和一般的BSC的PN结结深（300-500nm）相比已不容忽略。如采用常规的黑硅发射结制备工艺：黑硅制备——扩散制结，黑硅的轴向（纵向）起伏会影响掺杂的均匀性（结深的均匀性），从而引入侧向电场，导致并联电阻减小和反向电流密度的增大，从而影响器件性能[22]。 4.2.2重掺杂导致的俄歇复合 黑硅的直径（横向尺度）一般在几十纳米量级，仅仅相当于PN结结深的1/10左右。传统的扩散掺杂将导致黑硅层成为“死层”，影响光生载流子的扩散。因为和黑硅表面积相关的表面复合可以通过减薄黑硅层厚度加以抑制，而对于重掺杂的黑硅区域，其载流子的复合路径则由俄歇复合所主导，中等掺杂的黑硅区域，则受表面复合和俄歇复合共同支配，图4简要示意了这种复合机制[34]。  图4
黑硅复合机制简图 4.2.3扩散制结工艺优化 为了减少4.2.1中所述的PN结结深不均匀性所带来的不利影响，夏洋等人[22]对扩散工艺进行调整，采用先发射结扩散，再进行黑硅制备的改进工艺路线。图5是两种工艺路线制备的黑硅PN结的扫描电镜图像（SEM）和电子束诱生电流谱图像（EBIC）。图5（c）和（d）中紫色区域代表PN结耗尽区宽度，从中可以看到：采用传统工艺路线制备的PN结，其耗尽区宽度在670nm-860nm范围内变化，而采用改进工艺路线制备的PN结，其耗尽区宽度在800nm-815nm范围内变化。这说明改进工艺路线制备的PN结结深更加均匀，不同区域的电势差更小，相应的侧向电场强度也更小，最终的电池光电转换效率也从15.5%提升至16.3%，证明了对扩散制结工艺进行优化的可行性[22]。  图5 传统工艺和改进工艺制备的黑硅PN结的（a）、（b）扫描电镜图像（SEM）和（c）、（d）电子束诱生电流谱图像（EBIC） |
