CN104900760A - 一种新型晶硅电池湿法边刻工艺 - Google Patents
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Abstract
一种新型晶硅电池湿法边刻工艺，步骤包括：利用HF将硅片边角的PSG层去除；HF的质量百分比浓度为2％-5％；将处理后的硅片表面用热风吹干，热风的温度50-70℃；利用HF/HNO3的混酸对硅片进行刻边；将刻蚀后的硅片放于水槽中清洗；将清洗后的硅片放置于碱槽去多孔硅，碱采用质量百分比浓度为5％-8％的氢氧化铵；然后将经过碱处理后的硅片放置于水槽中清洗；然后利用质量百分比为2％-5％的HF或HF/HCl的混酸去PSG；HF/HCl的混酸的体积比为1:2-4；然后将去除PSG的硅片置于水槽中清洗；吹干。本发明创造性的采取先去硅片边角的PSG，其可以防止药液爬上硅片正面，杜绝刻蚀印的出现。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池领域，具体一种新型晶硅电池湿法边刻工艺。
技术背景.
随着晶硅电池太阳能利润空间的释放，竞争越来越大，如何降低成本及改善良品率已经成为每一个企业的重要课题之一。硅片在扩散后会在硅片的边缘不可避免的扩散上磷，PN结的正面所收集到的光生电子会沿着有磷的边缘扩散到PN结的背面，造成短路，降低并联电阻。同时，由于扩散过程氧的通入，在硅片表面形成一层二氧化硅，在高温下POCL3与氧气形成P2O5，部分P原子进入到Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半导体，部分则留在了二氧化硅中形成PSG层(磷硅玻璃层)；所以要进行边刻工艺将背面和边缘的PN结和硅片表面的PSG层去处，因此其是晶硅电池最重要的一个关节之一，目前市场上流行各种边刻方法，但都有其不足之处。
主流刻蚀工艺大致如下：
1)rena式：采取“水上漂”的方法利用混酸进行刻蚀，但由于扩散后的硅片表面PSG层亲水，导致混酸在刻边时酸会爬到硅片表面，容易形成“刻蚀印”，影响电池外观。其工艺流程可见工艺流程图1所示。
2)schmid式：采取“水膜”保护正面，但由于硅片在不停运动，水容易滴落到刻蚀槽中，稀释酸液；此外，由于硅片外层有PSG保护，需要高浓度的酸才能刻通边结；最终的结果就是此种工艺大量浪费酸液；工艺流程见图2所示。
3)库特勒式：先通过喷淋的方式去除整个硅片表面的PSG层，再刻边；由于没有了PSG层的保护，此种工艺会导致刻边时p-n结暴露在酸雾中，从而破坏p-n，造成方阻提升。工艺流程见图3所示
4)干刻：通过离子轰击，刻蚀边缘p-n结，再用HF去除PSG。此种工艺做成的电池并联电阻一般比湿法刻蚀低1个数量级，不利于弱光效应，且漏电比例偏高。见图4所示。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种不易形成“刻蚀印”、不影响电池外观，不浪费酸液，不破坏p-n、不造成方阻提升，切有利于弱光效应、漏电比例偏低的新型晶硅电池湿法边刻工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种新型晶硅电池湿法边刻工艺，包括：
(1)常温下利用HF将硅片边角的PSG层去除；HF的质量百分比浓度为2％-5％；
(2)将步骤(1)处理后的硅片表面用热风吹干，热风的温度50-70℃；
(3)利用HF/HNO3的混酸对步骤(2)干燥后的硅片进行刻边；其中HF/HNO3的体积比为1:1-5，刻边速度2.3-2.7m/min；
(4)将刻蚀后的硅片放于水槽中清洗；
(5)将清洗后的硅片放置于碱槽去多孔硅，碱采用质量百分比浓度为5％-8％的氢氧化铵；
(6)然后将经过碱处理后的硅片放置于水槽中清洗；
(7)然后利用质量百分比为2％-5％的HF或HF/HCl的混酸去PSG；HF/HCl的混酸的体积比为1:2-4；
(8)然后将步骤(7)去除PSG的硅片置于水槽中清洗；
(9)吹干。
原理：由于用HF处理后的硅片其带有PN结层的边缘疏水，酸液不会爬至上表面，防止出现刻蚀印。同时上表面由于PSG层的保护，酸雾无法直接腐蚀P-N结，使得方阻稳定，边缘虽然方阻会升高5-10个，但考虑到管式扩散方阻外小内大，反而有利；因为无水膜，酸用量大量节约.
本发明上述所述的利用HF将硅片边角的PSG层去除，如附图7所示：具体为将扩散后的具有PSG层的电池片，其位于四周边缘(电池片厚度方向)与下底面的PSG层去除，且上表面稍微沿边缘刻蚀点点，使得PSG层并没有完全覆盖电池片的上表面，而是其PSG层的外轮廓略小于电池片的上表面。
作为优选，步骤(1)所述的HF的质量百分比浓度为3％-4％，，毛细滚轮的滚轮速度2.4-2.5m/min。
作为优选，步骤(3)所述的HF/HNO3的体积比为1:3。
作为优选，步骤(7)的去PSG为浸泡式或喷淋式。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明创造性的采取先去硅片边角的PSG(如图7所示的去除方式)，其可以防止药液爬上硅片正面，杜绝刻蚀印的出现。
2.本发明的工艺由于硅片的边角及下表面无PSG保护，使得只需要低浓度的混酸就可以将边缘p-n结刻通，节约了用酸，降低了成本和对环境的污染破坏。
3.本发明的工艺使得硅片的上表面在保留PSG层的条件下进行刻边，可以有效的保护正面p-n结，确保方阻稳定。
附图说明
图1 rena式刻蚀工艺流程图。
图2 rena式刻蚀硅片对比图。
图3 schmid式刻蚀工艺流程图。
图4 库特勒式刻蚀工艺流程图。
图5 库特勒式刻蚀硅片对比图。
图6 本发明刻蚀工艺流程图。
图7 本发明刻蚀硅片对比图。
附图中未刻蚀前的电池片由内到外分别是：硅基底、p-n、PSG层。
具体实施方式
下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例
(1)通过毛细滚轮带液或“水上漂”的方式，常温下利用HF将硅片边角的PSG层去除；HF的质量百分比浓度为3％，，毛细滚轮的滚轮速度2.5m/min；
原理：HF去除边角PSG的同时，会顺着PSG层爬至上表面，去除部分边缘的PSG层，经过HF处理后的硅片表面疏水；
(2)通过风刀或热风刀将步骤(1)处理后的硅片表面吹干，热风刀的温度60°-65°；滚轮速度2.5m/min；
(3)通过毛细滚轮带液或“水上漂”的方式利用HF/HNO3混酸对步骤(2)干燥后的硅片进行刻边；其中HF/HNO3的体积比为1:3，刻边速度2.4m/min；
原理：由于用HF处理后的硅片其带有PN结层的边缘疏水，酸液不会爬至上表面，防止出现刻蚀印。同时上表面由于PSG层的保护，酸雾无法直接腐蚀P-N结，使得方阻稳定，边缘虽然方阻会升高5-10个，但考虑到管式扩散方阻外小内大，反而有利；因为无水膜，酸用量大量节约；
(4)将刻蚀后的硅片放于水槽中清洗；
(5)将清洗后的硅片放置于碱槽去多孔硅，具体采用喷淋方式，碱采用质量百分比浓度为5％-8％的氢氧化铵；
(6)然后将经过碱处理后的硅片放置于水槽中清洗；
(7)然后利用质量百分比为3％的HF或HF/HCl的混酸去PSG；HF/HCl的混酸的体积比为1:3；
(8)然后将步骤(7)去除PSG的硅片置于水槽中清洗；
(9)吹干。
通过本发明制备的样品，其性能参数如下表1所示：
表1
| Uoc | Iac | Ra | Rah | FF | NCell | Irev2 |
| 0.6304 | 8.689 | 0.00234 | 154.3 | 78.8 | 17.74％ | 0.08107 |
| 0.6290 | 8.728 | 0.00235 | 185.7 | 78.8 | 17.77％ | 0.07073 |
从上述表格可以看出，本发明的工艺制备的硅片具有更高的电流ISC，更小的漏电Irve2。
Claims (4)
1.一种新型晶硅电池湿法边刻工艺，其特征在于，步骤包括：
(1)常温下利用HF将硅片边角的PSG层去除；HF的质量百分比浓度为2％-5％；
(2)将步骤(1)处理后的硅片表面用热风吹干，热风的温度50-70℃；
(3)利用HF/HNO3的混酸对步骤(2)干燥后的硅片进行刻边；其中HF/HNO3的体积比为1:1-5，刻边速度2.3-2.7m/min；
(4)将刻蚀后的硅片放于水槽中清洗；
(5)将清洗后的硅片放置于碱槽去多孔硅，碱采用质量百分比浓度为5％-8％的氢氧化铵；
(6)然后将经过碱处理后的硅片放置于水槽中清洗；
(7)然后利用质量百分比为2％-5％的HF或HF/HCl的混酸去PSG；HF/HCl的混酸的体积比为1:2-4；
(8)然后将步骤(7)去除PSG的硅片置于水槽中清洗；
(9)吹干。
2.根据权利要求1所述的新型晶硅电池湿法边刻工艺，其特征在于，步骤(1)所述的HF的质量百分比浓度为3％-4％。
3.根据权利要求1所述的新型晶硅电池湿法边刻工艺，其特征在于，步骤(3)所述的HF/HNO3的体积比为1:3。
4.根据权利要求1所述的新型晶硅电池湿法边刻工艺，其特征在于，步骤(7)的去PSG为浸泡式或喷淋式。
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