本發明屬于si基太陽能電池透明導電電極制備技術領域，具體為基于濕法刻蝕硅表面鑲嵌ag納米線陷光結構的制備方法。
背景技術：
ag納米線作為一種重要的一維納米材料因其具有兼具宏觀體材料優良的導電性質、柔韌性，同時又具備良好的透光性質，因此在透明加熱器、led與太陽能電池等器件的電極制備中引起了研究者的普遍興趣。由于ag納米線原料來源廣泛，成本較低，在透明導電電極制備市場逐漸占據領先地位。隨著透明導電電極技術的不斷發展和進步，提高光透射率和降低電極電阻是制備中的研究重點。減少ag納米線的使用量同時提高ag納米線與電極間的接觸面積是對透明導電電極增效的主要手段。傳統的手段是將ag納米線包覆于一層導電的pedot-pss導電薄層用以增大ag納米線與電極間的接觸面積，從而實現對電極電阻的降低。然而，有機材料的引入進一步的提高了電極的成本，同時有機物的可能存在的老化與分解也會顯著的降低透明導電電極的使用壽命。
貴金屬納米粒子輔助濕法刻蝕是一種在si表面制備維納結構的重要手段，目前可以制備出孔、線與錐等多種表面形貌。有研究表明，貴金屬納米粒子輔助刻蝕中，納米粒子可以在刻蝕后保留在刻蝕孔中。因此，利用濕法刻蝕，進一步調控刻蝕工藝，可以將ag納米線鑲嵌入si的表面，既增大了ag納米線與si之間的接觸降低了電阻，又不會引入有機物降低電極的壽命。同時鑲嵌入si的表面ag納米線周遭介電常數的增加，ag納米線在si內部的光學散射能力將顯著的提升，非常有利于太陽能電池與led等器件的電荷與光子能量的收集。由于濕法刻蝕的方法在常溫下就可進行，設備要求簡單、操作容易、可控性好，具有很好的重現性，而且相對于傳統的方法成本大大降低，能與傳統的透明導電電極制備工藝相結合，有利于工業化生產。由此可見利用濕法刻蝕將ag納米線鑲嵌入si表面制備電極具有明顯的優勢，因此開發簡單、高效的刻蝕制備技術在si太陽能電池與led等器件中具有現實的應用價值。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，提供基于濕法刻蝕硅表面鑲嵌ag納米線陷光結構的制備方法，本發明利用si濕法刻蝕，通過ag納米線自身的催化活性，使得ag納米線正下方si溶解的工藝手段實現ag納米線鑲嵌于si表面，從而達到增大電極接觸面積與陷光增效雙重目的。
為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：
a.清洗硅片：將硅片浸泡于分析純丙酮中，常溫條件下浸泡2min，將丙酮浸泡過的硅片放入盛有去離子水的超聲波容器中，清洗5min；用cp4a洗液，對超聲波處理的硅片進行表面劃痕處理，至表面粗糙度小于1nm；將經cp4a洗液處理的硅片放入7%氫氟酸水溶液中，浸泡5～10min，將氫氟酸水溶液處理的硅片浸泡于盛有去離子水的超聲波容器中，清洗3～5min，得到表面清潔的硅片，用氮氣將表面清潔的硅片吹干，保存在干燥器內；
b.配制ag納米線懸濁液：將直徑為80～200nm，長度為10～50μm的ag納米線加入到盛有乙醇的超聲波容器中，ag納米線和乙醇的質量比為1:100，在功率密度為0.5～1.5w/cm3的超聲下分散3～5分鐘，得到ag納米線懸濁液；
c.制備ag納米線硅片：采用旋涂儀將ag納米線懸濁液均勻旋涂于步驟a）制備的表面清潔的硅片上，得到ag納米線硅片；
d.制備退火ag納米線硅片：在氮氣保護下，將ag納米線硅片在250～450℃條件下，退火2～3h，空冷至常溫，得到退火ag納米線硅片；
e.制備ag納米線鑲嵌于硅基底：刻蝕液在常溫下刻蝕步驟d）制備的ag納米線硅片30～120s，將ag納米線鑲嵌于硅基底；
f.用去離子水清洗步驟e）得到的ag納米線鑲嵌于硅基底表面，用氮氣吹干，放入干燥箱；
g.用掃描電鏡研究ag納米線在硅襯底表面的鑲嵌情況，并通過有限元fdtd模擬展示ag納米線在硅襯底表面的陷光性能；
所述cp4a是由質量分數為40%的氫氟酸水溶液、乙酸、質量分數為65%-68%的硝酸水溶液和超純水按照體積比3:5:3:22的組合物；
所述刻蝕液是hf、h2o2和h2o按照體積比為1:5:10的混合液。
步驟a）所述硅片為(100)的單晶硅片。
所述步驟c）每次滴加ag納米線懸濁液0.5～3μl，旋涂儀轉速為600～1000r/min。
發明具有以下有益技術效果：本發明利用ag納米線自身的催化活性，使得ag納米線正下方si溶解從而實現ag納米線鑲嵌于si表面，在si表面同時達到陷光降阻的目的。能顯著增大ag納米線與si表面的接觸面積；同時在可見光頻譜范圍內，提升ag納米線在si表面的陷光能力。該方法為提高si基太陽能電池的效率與led器件提供了新的有效技術手段，為太陽能電池的開發及產業化應用提供了新思路。本發明專利用簡單的濕法刻蝕的刻蝕手段，無特殊條件要求、操作容易、設備要求簡單，因此特別適合商業化大規模生產。
具體實施方式
實施例1
a.清洗硅片：將硅片浸泡于分析純丙酮中，常溫條件下浸泡2min，將丙酮浸泡過的硅片放入盛有去離子水的超聲波容器中，清洗5min；用cp4a洗液，對超聲波處理的硅片進行表面劃痕處理，至表面粗糙度為0.9nm；將經cp4a洗液處理的硅片放入7%氫氟酸水溶液中，浸泡7min，將氫氟酸水溶液處理的硅片浸泡于盛有去離子水的超聲波容器中，清洗4min，得到表面清潔的硅片，用氮氣將表面清潔的硅片吹干，保存在干燥器內；
b.配制ag納米線懸濁液：將直徑為90nm，長度為20μm的ag納米線加入到盛有乙醇的超聲波容器中，ag納米線和乙醇的質量比為1:100，在功率密度為0.7w/cm3的超聲下分散4分鐘，得到ag納米線懸濁液；
c.制備ag納米線硅片：采用旋涂儀將ag納米線懸濁液均勻旋涂于步驟a）制備的表面清潔的硅片上，得到ag納米線硅片；
d.制備退火ag納米線硅片：在氮氣保護下，將ag納米線硅片在300℃條件下，退火2.5h，空冷至常溫，得到退火ag納米線硅片；
e.制備ag納米線鑲嵌于硅基底：刻蝕液在常溫下刻蝕步驟d）制備的ag納米線硅片60s，將ag納米線鑲嵌于硅基底；
f.用去離子水清洗步驟e）得到的ag納米線鑲嵌于硅基底表面，用氮氣吹干，放入干燥箱；
g.用掃描電鏡研究ag納米線在硅襯底表面的鑲嵌情況，并通過有限元fdtd模擬展示ag納米線在硅襯底表面的陷光性能；
所述cp4a是由質量分數為40%的氫氟酸水溶液、乙酸、質量分數為65%-68%的硝酸水溶液和超純水按照體積比3:5:3:22的組合物；
所述刻蝕液是hf、h2o2和h2o按照體積比為1:5:10的混合液。
實施例2
a.清洗硅片：將硅片浸泡于分析純丙酮中，常溫條件下浸泡2min，將丙酮浸泡過的硅片放入盛有去離子水的超聲波容器中，清洗3min；用cp4a洗液，對超聲波處理的硅片進行表面劃痕處理，至表面粗糙度為0.7nm；將經cp4a洗液處理的硅片放入7%氫氟酸水溶液中，浸泡6min，將氫氟酸水溶液處理的硅片浸泡于盛有去離子水的超聲波容器中，清洗4min，得到表面清潔的硅片，用氮氣將表面清潔的硅片吹干，保存在干燥器內；
b.配制ag納米線懸濁液：將直徑為120nm，長度為40μm的ag納米線加入到盛有乙醇的超聲波容器中，ag納米線和乙醇的質量比為1:100，在功率密度為0.5w/cm3的超聲下分散5分鐘，得到ag納米線懸濁液；
c.制備ag納米線硅片：采用旋涂儀將ag納米線懸濁液均勻旋涂于步驟a）制備的表面清潔的硅片上，得到ag納米線硅片；
d.制備退火ag納米線硅片：在氮氣保護下，將ag納米線硅片在400℃條件下，退火2h，空冷至常溫，得到退火ag納米線硅片；
e.制備ag納米線鑲嵌于硅基底：刻蝕液在常溫下刻蝕步驟d）制備的ag納米線硅片80s，將ag納米線鑲嵌于硅基底；
f.用去離子水清洗步驟e）得到的ag納米線鑲嵌于硅基底表面，用氮氣吹干，放入干燥箱；
g.用掃描電鏡研究ag納米線在硅襯底表面的鑲嵌情況，并通過有限元fdtd模擬展示ag納米線在硅襯底表面的陷光性能；
所述cp4a是由質量分數為40%的氫氟酸水溶液、乙酸、質量分數為65%-68%的硝酸水溶液和超純水按照體積比3:5:3:22的組合物；
所述刻蝕液是hf、h2o2和h2o按照體積比為1:5:10的混合液。
實施例3
a.清洗硅片：將硅片浸泡于分析純丙酮中，常溫條件下浸泡2min，將丙酮浸泡過的硅片放入盛有去離子水的超聲波容器中，清洗5min；用cp4a洗液，對超聲波處理的硅片進行表面劃痕處理，至表面粗糙度為0.4nm；將經cp4a洗液處理的硅片放入7%氫氟酸水溶液中，浸泡7min，將氫氟酸水溶液處理的硅片浸泡于盛有去離子水的超聲波容器中，清洗4min，得到表面清潔的硅片，用氮氣將表面清潔的硅片吹干，保存在干燥器內；
b.配制ag納米線懸濁液：將直徑為150nm，長度為20μm的ag納米線加入到盛有乙醇的超聲波容器中，ag納米線和乙醇的質量比為1:100，在功率密度為0.7w/cm3的超聲下分散4分鐘，得到ag納米線懸濁液；
c.制備ag納米線硅片：采用旋涂儀將ag納米線懸濁液均勻旋涂于步驟a）制備的表面清潔的硅片上，得到ag納米線硅片；
d.制備退火ag納米線硅片：在氮氣保護下，將ag納米線硅片在350℃條件下，退火2.5h，空冷至常溫，得到退火ag納米線硅片；
e.制備ag納米線鑲嵌于硅基底：刻蝕液在常溫下刻蝕步驟d）制備的ag納米線硅片60s，將ag納米線鑲嵌于硅基底；
f.用去離子水清洗步驟e）得到的ag納米線鑲嵌于硅基底表面，用氮氣吹干，放入干燥箱；
g.用掃描電鏡研究ag納米線在硅襯底表面的鑲嵌情況，并通過有限元fdtd模擬展示ag納米線在硅襯底表面的陷光性能；
所述cp4a是由質量分數為40%的氫氟酸水溶液、乙酸、質量分數為65%-68%的硝酸水溶液和超純水按照體積比3:5:3:22的組合物；
所述刻蝕液是hf、h2o2和h2o按照體積比為1:5:10的混合液。
實施例4
a.清洗硅片：將硅片浸泡于分析純丙酮中，常溫條件下浸泡2min，將丙酮浸泡過的硅片放入盛有去離子水的超聲波容器中，清洗5min；用cp4a洗液，對超聲波處理的硅片進行表面劃痕處理，至表面粗糙度為0.5nm；將經cp4a洗液處理的硅片放入7%氫氟酸水溶液中，浸泡7min，將氫氟酸水溶液處理的硅片浸泡于盛有去離子水的超聲波容器中，清洗4min，得到表面清潔的硅片，用氮氣將表面清潔的硅片吹干，保存在干燥器內；
b.配制ag納米線懸濁液：將直徑為180nm，長度為30μm的ag納米線加入到盛有乙醇的超聲波容器中，ag納米線和乙醇的質量比為1:100，在功率密度為0.7w/cm3的超聲下分散4分鐘，得到ag納米線懸濁液；
c.制備ag納米線硅片：采用旋涂儀將ag納米線懸濁液均勻旋涂于步驟a）制備的表面清潔的硅片上，得到ag納米線硅片；
d.制備退火ag納米線硅片：在氮氣保護下，將ag納米線硅片在300℃條件下，退火2.5h，空冷至常溫，得到退火ag納米線硅片；
e.制備ag納米線鑲嵌于硅基底：刻蝕液在常溫下刻蝕步驟d）制備的ag納米線硅片60s，將ag納米線鑲嵌于硅基底；
f.用去離子水清洗步驟e）得到的ag納米線鑲嵌于硅基底表面，用氮氣吹干，放入干燥箱；
g.用掃描電鏡研究ag納米線在硅襯底表面的鑲嵌情況，并通過有限元fdtd模擬展示ag納米線在硅襯底表面的陷光性能；
所述cp4a是由質量分數為40%的氫氟酸水溶液、乙酸、質量分數為65%-68%的硝酸水溶液和超純水按照體積比3:5:3:22的組合物；
所述刻蝕液是hf、h2o2和h2o按照體積比為1:5:10的混合液。