CN101864569A - 一种制作太阳能电池片的刻蚀装置以及方法 - Google Patents

一种制作太阳能电池片的刻蚀装置以及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光伏或半导体领域中的一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，本发明还涉及了一种制作太阳能电池片的刻蚀方法；该装置包括垫子1，垫子1与硅片2接触的表面上含有刻蚀溶液4；该方法包括，经过硅片制绒、扩散工序后得到表面覆盖有扩散层3的硅片2，其特征在于：将表面覆盖有扩散层3的硅片2需要去除扩散层3的部位与垫子1接触，垫子1上的刻蚀溶液4对表面覆盖有扩散层3的硅片2需要去除扩散层3的部位进行刻蚀，完成刻蚀工序；本发明操作简单，去除了覆盖掩膜的工艺环节，实现了灵活、快速地对硅片刻蚀区域的控制，同时本发明提供的制作太阳能电池片的刻蚀装置消除了现有等离子刻蚀以及湿法刻蚀法存在发生底蚀现象的风险。

Description

一种制作太阳能电池片的刻蚀装置以及方法
技术领域
本发明涉及光伏或半导体领域中的一种制作太阳能电池片的装置，特别涉及一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，本发明还涉及了一种制作太阳能电池片的刻蚀方法。
背景技术
制作太阳能电池片的工序通常包括硅片检测、硅片表面制绒、扩散制PN结、去磷硅玻璃、刻蚀、镀减反射膜、丝网印刷、快速烧结等一系列工序。刻蚀工序是由于在扩散制PN结过程中，硅片的所有表面(正面、背面)包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。因此，必须对太阳能电池周边以及背面的掺杂硅进行刻蚀，以去除电池边缘的PN结。
在现有的制作太阳能电池片的刻蚀工序中，通常采用等离子刻蚀以及湿法刻蚀等方式。但是由于等离子刻蚀以及湿法刻蚀法均是采用：首先将不需要去除扩散层的部位(一般为硅片的正面)覆盖一层掩膜来起掩蔽作用，以达到有效控制刻蚀区域的目的，然后将硅片置于等离子装置或湿法刻蚀装置中进行刻蚀，操作繁琐，刻蚀速度慢；同时由于掩膜的保护作用有限，等离子刻蚀以及湿法刻蚀法还存在在已覆盖掩膜的部位发生刻蚀反应的风险，一般也称为“底蚀”现象，底蚀会限制后续的电池片制作工艺。
专利公开号为CN1469939，名称为“湿法刻蚀方法”的中国专利，公开了一种湿法刻蚀方法，该方法主要为：用于刻蚀基板的刻蚀剂按给定图形施加。在刻蚀之前，在基板上按所述图形涂覆抗蚀剂层，以限定出基板的至少一个露出部分。为了使底蚀最小，在刻蚀之前，在基板上设置钝化物质也限定所述图形，即在露出部分的周围。刻蚀期间钝化物质在周围形成刻蚀保护化合物。该方法属于一种典型的湿法刻蚀法，虽然通过在刻蚀期间钝化物质在周围形成刻蚀保护化合物的技术方案来降低底蚀的程度，但是仍然存在底蚀现象，同时该方法操作复杂，工序繁多，刻蚀生产周期慢。
随着电池片制作工艺的发展，找到一种工序简单，同时方便控制硅片刻蚀区域的方法，是非常有意义的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，使用该刻蚀装置进行刻蚀不仅工序简单，省去了覆盖掩膜的操作环节，而且还可以灵活、快速地控制硅片刻蚀区域。
本发明的技术方案为：
一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：包括垫子，垫子与硅片接触的表面上含有刻蚀溶液。
一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：垫子的横截面可以是长方形、正方形、梯形、椭圆形、圆形等任意一种形状。
一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，包括，经过硅片制绒、扩散工序后得到表面覆盖有扩散层的硅片，其中：将表面覆盖有扩散层的硅片需要去除扩散层的部位与垫子接触，垫子上的刻蚀溶液对表面覆盖有扩散层的硅片需要去除扩散层的部位进行刻蚀，完成刻蚀工序。
一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：刻蚀溶液可以是酸溶液。
酸溶液可以是HF或HNO3的任意一种或其混合。
一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：刻蚀溶液可以是碱溶液。
碱溶液可以是NaOH或KOH的任意一种或其混合。
一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为0.01-100分钟。
一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的垫子的材料可以为PFA、PVDF、PTFE中的任意一种材料。
一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的垫子和硅片是可以进行相对移动的。
一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述垫子与硅片接触的表面的刻蚀溶液是通过喷射的方式上去。
本发明涉及的PTFE：特富隆，因其优异的耐化学性称其为“塑料王”。PFA：全氟烷氧基；可溶性聚四氟乙烯。目前国内外最洁净的实验分析器皿。极低的溶出与析出，外观半透明，是储存标准物质，强腐蚀性，昂贵高纯试剂的极佳器皿，金属元素空白值低，使用温度：-200～+260℃。PVDF：聚偏氟乙烯。
本发明与现有技术的实施效果比较
本发明   现有等离子刻蚀 现有湿法刻蚀
  是否需要覆盖掩膜   不需要   需要   需要
  操作是否复杂   简单   复杂   复杂
  刻蚀速率   快   慢   较快
  刻蚀成本   低   高   较低
  是否存在发生底蚀的风险 不存在 存在 存在
本发明   现有等离子刻蚀 现有湿法刻蚀
  是否可以灵活、快速控制硅片的刻蚀区域 完全可以 不可以，操作较繁琐 不可以，操作较繁琐
本发明的优点：本发明提供的制作太阳能电池片的刻蚀装置操作简单，去除了覆盖掩膜的工艺环节，实现了灵活、快速地对硅片刻蚀区域的控制，同时本发明提供的制作太阳能电池片的刻蚀装置消除了现有等离子刻蚀以及湿法刻蚀法存在发生底蚀现象的风险。
本发明的工作原理：垫子上的刻蚀溶液对表面覆盖有扩散层的硅片需要去除扩散层的部位进行刻蚀，其中垫子和硅片是可以进行相对移动的，这样就可以快速、灵活地实现对硅片刻蚀区域进行控制的目的。
附图说明
附图1是本发明提供的刻蚀装置的示意图；
附图2是本发明提供的刻蚀装置的使用状态示意图；
附图3是经本发明处理后的一种硅片截面结构示意图；
附图4是现有湿法刻蚀的使用状态示意图；
附图5是经现有湿法刻蚀处理后的硅片截面结构示意图；
附图6是本发明实施例7中刻蚀装置的示意图。
附图7是经本发明处理后的一种硅片截面结构示意图。
附图标记：垫子1、硅片2、扩散层3、刻蚀溶液4、掩膜5、喷射通道6、控制器7。
具体实施方式
实施例1、一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：包括垫子1，垫子1与硅片2接触的表面上含有刻蚀溶液4。
实施例2、一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：垫子1的横截面是长方形。其余同实施例1。
实施例3、一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：垫子1的横截面是正方形。其余同实施例1。
实施例4、一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：垫子1的横截面是梯形。其余同实施例1。
实施例5、一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：垫子1的横截面是椭圆形。其余同实施例1。
实施例6、一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：垫子1的横截面是圆形。其余同实施例1。
实施例7、一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：包括垫子1，垫子1与硅片2接触的表面上含有刻蚀溶液4，刻蚀溶液4通过控制器7经过喷射通道6喷射至垫子1与硅片2接触的表面。
实施例8、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，包括，经过硅片制绒、扩散工序后得到表面覆盖有扩散层3的硅片2，其中：将表面覆盖有扩散层3的硅片2需要去除扩散层3的部位与垫子1接触，垫子1上的刻蚀溶液4对表面覆盖有扩散层3的硅片2需要去除扩散层3的部位进行刻蚀，完成刻蚀工序。其余同实施例1-实施例7中的任意一种实施例。
实施例9、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：刻蚀溶液4是HF和HNO3的混合溶液。其余同实施例8。
实施例10、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：刻蚀溶液4是NaOH和KOH的混合溶液。其余同实施例8。
实施例11、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为0.01分钟。其余同实施例8。
实施例12、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为0.1分钟。其余同实施例8。
实施例13、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为1分钟。其余同实施例8。
实施例14、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为2分钟。其余同实施例8。
实施例15、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为5分钟。其余同实施例8。
实施例16、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为8分钟。其余同实施例8。
实施例17、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为10分钟。其余同实施例8。
实施例18、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为20分钟。其余同实施例8。
实施例19、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为30分钟。其余同实施例8。
实施例20、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为50分钟。其余同实施例8。
实施例21、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为80分钟。其余同实施例8。
实施例22、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的接触时间为100分钟。其余同实施例8。
实施例23、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的垫子1的材料为PFA。其余同实施例8。
实施例24、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的垫子1的材料为PVDF。其余同实施例8。
实施例25、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的垫子1的材料为PTFE。其余同实施例8。
实施例26、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述的垫子1和硅片2是可以进行相对移动的。其余同实施例8。
实施例27、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其中：所述垫子1与硅片2接触的表面的刻蚀溶液4是通过喷射的方式上去。其余同实施例8。
实施例28、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，包括，经过硅片制绒、扩散工序后得到表面覆盖有扩散层3的硅片2，其中：将表面覆盖有扩散层3的硅片2需要去除扩散层3的部位与垫子1接触，刻蚀溶液4通过控制器7经过喷射通道6喷射至垫子1与硅片2接触的表面上，垫子1上的刻蚀溶液4对表面覆盖有扩散层3的硅片2需要去除扩散层3的部位进行刻蚀，完成刻蚀工序。其余同实施例1-实施例7中的任意一种实施例。其余同实施例8。实施例29、一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其中：垫子1与硅片2接触的表面上含有刻蚀溶液4，装有刻蚀溶液4的容器口连接喷射通道6的一端，喷射通道6上设有控制器7，喷射通道6的另一端与垫子1的前端相通，垫子1的前端和硅片2表面接触。上的刻蚀溶液4中。其余同实施例7。
使用的时候可以通过控制器7控制流量，不断补充新鲜的刻蚀溶液4，并将其送至垫子1的前端和硅片2表面接触。因为刻蚀溶液4消耗后，不及时补充，会影响刻蚀效果。实施例30、一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，包括，经过硅片制绒、扩散工序后得到表面覆盖有扩散层3的硅片2，其中：将表面覆盖有扩散层3的硅片2需要去除扩散层3的部位与垫子1的前端接触，垫子1的前端上的刻蚀溶液4对表面覆盖有扩散层3的硅片2需要去除扩散层3的部位进行刻蚀，通过控制器7控制流量，不断补充新鲜的刻蚀溶液4，并将其送至垫子1的前端和硅片2表面接触，完成刻蚀工序。其余同实施例1-实施例7中的任意一种实施例。或者其余同实施例29。

Claims (10)

1.一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其特征在于：包括垫子(1)，垫子(1)与硅片(2)接触的表面上含有刻蚀溶液(4)。
2.如权利要求1所述的一种制作太阳能电池片的刻蚀装置，其特征在于：垫子(1)的横截面可以是长方形、正方形、梯形、椭圆形、圆形等任意一种形状。
3.如权利要求1或2所述的一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，包括，经过硅片制绒、扩散工序后得到表面覆盖有扩散层(3)的硅片(2)，其特征在于：  将表面覆盖有扩散层(3)的硅片(2)需要去除扩散层(3)的部位与垫子(1)接触，垫子(1)上的刻蚀溶液(4)对表面覆盖有扩散层(3)的硅片(2)需要去除扩散层(3)的部位进行刻蚀，完成刻蚀工序。
4.如权利要求3所述的一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于：刻蚀溶液(4)可以是酸溶液。
5.如权利要求3所述的一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于：刻蚀溶液(4)可以是碱溶液。
6.如权利要求3所述的一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于：所述的接触时间为0.01-100分钟。
7.如权利要求3所述的一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于：所述的垫子(1)的材料可以为PFA、PVDF、PTFE中的任意一种材料。
8.如权利要求3所述的一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于：所述的垫子(1)和硅片(2)是可以进行相对移动的。
9.如权利要求3所述的一种制作太阳能电池片的刻蚀方法，其特征在于：所述垫子(1)与硅片(2)接触的表面的刻蚀溶液(4)是通过喷射的方式上去。
10.一种太阳能电池片的刻蚀方法，其中：装有刻蚀溶液(4)的容器口连接喷射通道(6)的一端，喷射通道(6)上设有控制器(7)，喷射通道(6)的另一端通过垫子(1)进入到垫子(1)与硅片(2)接触的表面上的刻蚀溶液(4)中。
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