CN104409390A - 硅片和湿法刻蚀系统 - Google Patents

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黄华
蒋方丹
金浩
陈康平
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Abstract

本申请提供了一种硅片，所述硅片包括：待刻蚀硅片与复合于所述待刻蚀硅片扩散面的水膜保护层。本申请由于在待刻蚀硅片的扩散面形成了水膜保护层，其在后续刻蚀时保护硅片的扩散面，使后续湿法刻蚀过程中药液无法进入到硅片的扩散面，从而能够去除湿法刻蚀过程中产生的多余刻蚀区域，增加PN结的有效受光面积，提高光电转化效率。本申请还提供了一种湿法刻蚀系统，所述湿法刻蚀系统包括设置于湿法刻蚀设备上料端的水膜喷淋系统。

Description

硅片和湿法刻蚀系统
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造过程中的湿法刻蚀技术领域，尤其涉及硅片和湿法刻蚀系统。
背景技术
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接将光能转化成电能的装置。目前应用最广泛的太阳能电池是硅太阳能电池。硅太阳能电池的制作工艺依次为：制绒、扩散、刻蚀、PEVCD、丝网印刷、烧结以及测试。上述制作的过程中，由于硅片经过扩散后电池的边缘会有N型杂质与P型基底形成PN结，同时扩散过程中在电池表面形成了很厚的磷硅玻璃层，因此需要将硅片的边缘与表面进行刻蚀。
RENA Inoxiside湿法刻蚀是最常见的刻蚀工艺。RENA Inoxiside链式湿法刻蚀机台使用的是单面湿法刻蚀工艺，使硅片在药液上漂浮达到刻蚀侧边N型硅的效果，但硅片在药液上漂浮，由于液体张力而浸入到边缘扩散表面，必然对扩散面的N型硅造成影响，这是湿法刻蚀无法避免的缺陷。
目前RENA Ionxiside链式湿法刻蚀机台可控制单边刻蚀线宽度的水平在0.5mm～1.0mm，刻蚀线宽度越宽，多余刻蚀区域面积就越大，电池的有效受光面积会减少，从而导致开路电压和短路电流的降低，电池片效率的降低。另一方面，RENA Inoxiside链式湿法刻蚀机台因反应槽内气泡炸裂刻蚀药液飞溅，槽体上方凝结刻蚀药液液滴滴落，排风不稳定，流量异常等问题，造成扩散面被刻蚀药液破坏，最终导致太阳能电池的各种外观不良片，电性能失效片的产生。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种硅片与湿法刻蚀系统，本申请提供的硅片能够在湿法刻蚀工艺中消除多余刻蚀区域，降低刻蚀不良比例。
有鉴于此，本申请提供了一种硅片，包括：
待刻蚀硅片，
复合于所述待刻蚀硅片扩散面的水膜保护层。
优选的，所述水膜保护层为去离子水。
本申请还提供了一种湿法刻蚀系统，包括：设置于湿法刻蚀设备上料端的水膜喷淋系统。
优选的，所述水膜喷淋系统包括滴水盒、用于感应待刻蚀硅片进入上料端的感应器、用于接收感应器信号与输出信号的PLC与接收PLC信号的电磁阀。
优选的，所述湿法刻蚀设备上料端还有与滴水盒对应设置的压水辊，所述压水辊的下部对应设置有导流盒。
本申请提供了一种硅片与湿法刻蚀系统。本申请提供的硅片包括待刻蚀硅片与复合于待刻蚀硅片扩散面的水膜保护层。本申请利用液体的表面张力在待刻蚀硅片扩散面形成水膜保护层，使待刻蚀硅片在进行刻蚀时药液无法进入硅片的扩散面，从而能够消除湿法刻蚀工艺中产生的多余刻蚀区域，增加PN结的有效受光面积，提高光电转换率。另一方面，水膜保护层的存在可消除刻蚀槽内气泡炸裂刻蚀药液飞溅，槽体上方凝结的刻蚀药液滴液滴落，排风不稳定，流量异常等问题，最终降低太阳能电池的各种外观不良片，电性能失效片的产生比例。实验结果表明，本申请提供的硅片经过刻蚀后刻蚀不良比例为0.1％。
附图说明
图1为本发明水膜喷淋系统的结构示意图；
图2为本发明水膜喷淋系统增设的压水辊的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种硅片，包括：
待刻蚀硅片，
复合于待刻蚀硅片扩散面的水膜保护层。
本申请提供了一种硅片，其包括待刻蚀硅片与复合于所述待刻蚀硅片扩散面的水膜保护层。本申请通过在待刻蚀硅片扩散面增设了水膜保护层，其在后续刻蚀时保护硅片的扩散面，以降低后续湿法刻蚀工艺中产生的多余刻蚀区域。为了避免杂质引入，进入刻蚀槽污染硅片，所述水膜保护层的液体优选为去离子水。
本申请还提供了一种湿法刻蚀系统，包括：设置于湿法刻蚀设备上料端的水膜喷淋系统。
按照本发明，为了在待刻蚀硅片扩散面形成水膜保护层，本申请在湿法刻蚀设备上料端增设了水膜喷淋系统。所述水膜喷淋系统在硅片表面喷水，利用液体的张力在待刻蚀的硅片的扩散面形成水膜保护层，以保护待刻蚀硅片的扩散面。
所述水膜喷淋系统包括滴水盒、用于感应待刻蚀硅片进入上料端的感应器、用于接收感应器信号与输出信号的PLC以及用于接收PLC信号与输出信号至气动阀的电磁阀、控制滴水开关的气动阀。
本申请中所述湿法刻蚀设备优选为RENA Inoxiside链式湿法刻蚀机。由于RENA湿法刻蚀机有八个轨道，因此所述水膜喷淋系统优选设置八个滴水盒，使每个滴水盒对应轨道的硅片都可以形成水膜保护层。
按照本发明，所述湿法刻蚀设备上料端还设置有与滴水盒对应设置的压水辊，且压水辊的下部设置有导流盒；所述压水辊是对滴落在硅片表面的水膜进行碾压，使其更加均匀，而所述导流盒是使受挤压落的水膜排出。
本申请所述水膜喷淋系统的工作原理是：当感应器感应到待刻蚀硅片进入上料台后会给信号到PLC，PLC做延时处理，解码之后PLC会给信号到电磁阀使其开启气动阀，通过滴水盒开始对待刻蚀硅片滴水。
本申请提供了一种硅片以及湿法刻蚀系统。所述硅片包括：待刻蚀硅片与复合于所述待刻蚀硅片扩散面的水膜保护层。所述湿法刻蚀系统是设置于湿法刻蚀设备上料端的水膜喷淋系统。本申请由于在待刻蚀硅片的扩散面形成了水膜保护层，其在后续刻蚀时保护硅片的扩散面，使后续湿法刻蚀过程中药液无法进入到硅片的扩散面，从而能够去除湿法刻蚀过程中产生的多余刻蚀区域，增加PN结的有效受光面积，提高光电转化效率。另一方面，在待刻蚀硅片扩散面增设水膜保护层可消除因刻蚀槽内气泡炸裂刻蚀液飞溅，槽体上方凝结的刻蚀药液滴液滴落，排风不稳定，流量异常等问题，使扩散面避免被刻蚀药液破坏，最终降低太阳能电池的各种外观不良片，电性能失效片的产生比例。原RENA刻蚀边缘线宽为0.5mm～1mm，刻蚀不良比例为0.6％，本申请湿法刻蚀线宽为0mm，刻蚀不良比例为0.1％，效率提升了0.03％～0.1％。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的水膜保护层的制作过程进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
1、在RENA设备加装一个恒压罐，并在原纯水主管路上单独接一路水管至恒压罐；
2、在RENA设备刻蚀段上方安装八个滴水盒，将恒压罐的八个出水口连接至滴水盒，八个滴水盒分管八道；在上料台传动辊上方安装分管八道的感应器，在设备传动系统上增加一个编码器测量传送速度；
3、在设备侧部靠近上料端安装一个PP材质的电箱，并在电箱内部安装一个独立的PLC，即构成水膜喷淋系统。
上述水膜喷淋系统是一套独立于RENA设备的控制系统。当感应器感应到待刻蚀硅片进入上料台之后给信号到PLC，PLC做延时处理，解码之后PLC给一个信号给电磁阀开启气动阀，开始滴水，使待刻蚀硅片的扩散面表面滴上水膜，再将表面具有水膜的硅片进入到RENA刻蚀槽中进行刻蚀，硅片经过刻蚀之后进行下料台，完成了硅片的刻蚀。将刻蚀后的硅片进行检测，检测结果表明：湿法刻蚀线宽为0mm，刻蚀不良比例为0.1％，最终硅片的效率提升了0.03％。如图1所示，图1为本发明水膜喷淋系统示意图。
实施例2
1、在RENA设备加装一个恒压罐，并在原纯水主管路上单独接一路水管至恒压罐；
2、在RENA设备刻蚀段上方安装八个滴水盒，将恒压罐的八个出水口连接至滴水盒，八个滴水盒分管八道；在上料台传动辊上方安装分管八道的感应器，在设备传动系统上增加一个编码器测量传送速度；在上料台处与滴水盒对应设置压水辊，使其对滴落在硅片表面的水膜进行碾压，使其更加均匀，同时在压水辊下部增加导流盒，使受挤压落的水膜排出；如图2所示，图2为本实施例水膜喷淋系统增设的压水辊的结构示意图，图中1为上压水辊，2为下压水辊，3为导流盒；
3、在设备侧部靠近上料端安装一个PP材质的电箱，并在电箱内部安装一个独立的PLC，即构成水膜喷淋系统。
上述水膜喷淋系统是一套独立于RENA设备的控制系统。当感应器感应到待刻蚀硅片进入上料台之后给信号到PLC，PLC做延时处理，解码之后PLC给一个信号给电磁阀开启气动阀，开始滴水，使待刻蚀硅片的扩散面表面滴上水膜，再将表面具有水膜的硅片进入到RENA刻蚀槽中进行刻蚀，硅片经过刻蚀之后进行下料台，完成了硅片的刻蚀。将刻蚀后的硅片进行检测，检测结果表明：湿法刻蚀线宽为0mm，刻蚀不良比例为0.1％，最终硅片的效率提升了0.1％。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种硅片，包括：
待刻蚀硅片，
复合于所述待刻蚀硅片扩散面的水膜保护层。
2.根据权利要求1所述的保护层，其特征在于，所述水膜保护层为去离子水。
3.一种湿法刻蚀系统，包括：设置于湿法刻蚀设备上料端的水膜喷淋系统。
4.根据权利要求3所述的湿法刻蚀系统，其特征在于，所述水膜喷淋系统包括滴水盒、用于感应待刻蚀硅片进入上料端的感应器、用于接收感应器信号与输出信号的PLC与接收PLC信号的电磁阀。
5.根据权利要求4所述的湿法刻蚀系统，其特征在于，所述湿法刻蚀设备上料端还有与滴水盒对应设置的压水辊，所述压水辊的下部对应设置有导流盒。
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