晶硅太阳能电池铜前电极技术,相比传统的银丝网印刷技术,可大大降低电池的阴影损耗、串联电阻和电极材料成本,并且提高电池效率,是下一代晶硅太阳能电池的电极技术。本实验室前期发展的晶硅太阳能电池无激光开槽直接全电镀-铜电极技术,简化了工艺,解决了因激光、光刻开槽过程导致的电池片的损伤。但此无开槽技术,电镀铜的前栅电极容易存在外延横向生长,会降低栅线的高宽比,从而增加了电池的阴影损耗。因此提高电镀过程中铜前电极的高宽比是此技术的关键之一。控制电镀Cu的生长速率与取向生长,一般是在电镀溶液中加入有机高分子添加剂,控制其生长过程中的表面能来控制Cu的生长以及表面粗糙度。但是,直接利用添加剂实现有效地控制Cu的横向生长是一个难点。自组装分子膜(Self-Assembled Monolayers,SAMs)是指头部基团与基底之间具有特殊亲和力的表面活性分子自发地吸附于基底表面形成的分子有序排列的单分子薄膜。不同的衬底,形成分子膜的有机分子不同。在金属表面主要是硫醇类有机分子通过金属-S键结合形成SAMs,羟基化的基底则通过有机硅烷分子的水解,硅羟基缩合形成稳定的Si-O-Si键,从而形成SAMs。目前SAMs广泛应用在Soft-lithography以及表面调控上。有报道把十八烷基硫醇(Octadecanethiol)利用Soft-lithography在Au衬底上形成SAMs的阵列,实现了利用单分子层控制生长Co,并实现了 1 μm无横向生长。因此,预示着用SAMs有可能实现Cu的可控横向生长。本论文通过引入十八烷基三氯硅烷(Octadecyltrichlorosilane,OTS)自组装分子膜来调控晶硅太阳能电池铜电极生长,并探索OTS-SAMs对Cu横向生长的控制从而降低晶硅太阳能电池铜前电极中Cu的外延横向生长。本论文研究包含两部分:第一部分,研究不同基底处理条件及自组装膜组装时间对膜性能的影响;通过接触角、红外光谱及原子力显微镜表征分析OTS-SAMs在Si基底上的成膜,发现未经处理的Native SiO2以及用H202 + H2S04处理过得到的Si02表面,均能在组装15 min后得到稳定的OTS-SAMs。利用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)表征有无OTS-SAMs的硅基衬底,发现OTS-SAMs具有电荷传输阻碍作用。第二部分,利用磁控溅射及掩膜板在硅基底构图溅射形成Cu种子层电极,再生长OTS-SAMs到硅基底,通过恒压、恒流电镀Cu电极,探索用OTS-SAMs控制电化学电镀Cu的取向生长。把OTS-SAMs应用到在硅上电镀Cu的过程中,对比修饰OTS-SAMs前后铜电极生长的形貌及宽度,在恒压电镀过程中OTS-SAMs影响到Cu的成核,在较大电压、电流条件下,Cu的横向外延生长得到抑制。本论文引入OTS-SAMs来调控晶硅太阳能电池铜电极横向生长,初步探索OTS-SAMs对Cu在硅上生长的影响,为晶硅太阳能电池铜前电极技术中提高电镀铜前电极的高宽比提供一种方法。