CN105633196B - 一种晶硅太阳能电池钝化工艺中的硅片表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶硅太阳能电池钝化工艺中的硅片表面处理方法，该方法通过一定配比的氢氟酸/硫酸/硝酸作为一次处理液和二次处理液，用于电池生产过程的扩散和钝化工艺之间，钝化工艺采用Al2O3单层或Al2O3/SiNX双层钝化膜，本发明进行处理后，可以去除扩散留在硅片表面的磷硅玻璃或硼硅玻璃，并在硅片上形成富含羟基的表面；本发明可以直接用于晶硅太阳能电池的制造生产，为下一步钝化工艺提供优异的硅片表面，从而得到极佳的钝化效果，降低硅片表面复合速度，提高太阳能电池效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能制造技术领域，具体涉及一种晶硅太阳能电池钝化工艺中的硅片表面处理方法。
背景技术
目前，商品化太阳电池市场80%以上仍被晶体硅太阳电池产品占据，围绕效率与成本构成的性价比竞争十分激烈。从材料的角度来看，降低成本的最直接方法是硅片变薄，在硅片减薄的趋势下，必须在电池的前表面、背表面制备钝化介质，这也是其它高效电池技术开展的基础。
近年来，采用原子层沉积（ALD）技术制备的金属氧化物薄膜对晶体硅具有优异钝化特性，激起了业界对这种表面钝化材料和工艺技术的浓厚兴趣。ALD制备的氧化铝薄膜在p型和n型硅表面都表现了优异的钝化特性，而且在低掺杂和高掺杂p型表面具有很好的热稳定性，这一点对于采用丝网印刷技术生产的太阳能电池来说尤为重要。另外，由于ALD制备的超薄Al2O3薄膜对于可见光波段的光完全透明，因此可以成为晶体硅电池表面的最佳钝化介质。
原子层沉积（ALD）作为一种新型的气相沉积薄膜制备技术，从21世纪初开始被逐步应用到了氧化物材料的合成中。与化学气相沉积和物理气相沉积相比，原子层气相沉积将薄膜的生长分成两步（或者几步）自限性的化学反应来实现。从反应机理分析可知，由于每一步化学反应都与基底的表面吸附有关，基底表面的预处理对能否实现材料在基底表面的均匀沉积至关重要，但是产业化生产更要注重生产效率的提高，才能使这一项钝化工艺能够融入晶体硅太阳能电池的产业化生产工艺流程。
目前，应该说Al2O3钝化膜处于实验室深入研究和市场化初期阶段。Al2O3表面钝化薄膜主要通过原子层沉积（ALD）制得。国外机构在此方面的技术处于领先地位，但也有待进一步深入研究和产业化研究。国内研究机构和公司由于拥有相关设备的单位还较少，所以研究和产业化初探也还较少。实验室研究中对于ALD沉积的硅片衬底一般采用RCA溶液+氢氟酸或乙醇+丙酮+氢氟酸进行预处理。但是在产业化生产过程中必须提高生产效率，同时保证与前后工艺、相应设备的兼容性。钝化膜工艺处于扩散工艺（使用扩散炉设备）和减反射膜工艺（使用PECVD设备）之间，也有可能根据不同产品的需求进行工艺步骤的调换。但是硅片表面处理是ALD钝化工艺的重要步骤，如何做到兼顾前后工艺流转、提高产业化效率、保证钝化效果是目前表面处理工艺研究的重点。
发明内容
本发明以现有的晶硅电池传统制造工艺为基础，提出了一种钝化工艺中的硅片表面处理方法，所述的硅片表面处理方法可以去除扩散留在硅片表面的磷硅玻璃或硼硅玻璃，并在硅片上形成富含羟基的表面。
本发明具体方案如下：
一种晶硅太阳能电池钝化工艺中的硅片表面处理方法，其特征在于步骤如下：
步骤1，将实施硼扩散工艺之后的硅片放入普通的去BSG湿法化学刻蚀设备中，分别准备一次处理液和二次处理液；
步骤2，硅片依次经过一次处理液和二次处理液进行刻蚀，经过一次处理液的刻蚀时间为3-5分钟，经过二次处理液的刻蚀时间为5~6分钟，反应温度均为室温条件；
步骤3，最后将硅片进行去离子水冲洗和空气吹干，利用ALD（原子层沉积）设备制备Al2O3钝化薄膜，然后利用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）设备制备SiNX钝化减反射薄膜。
所述一次护理液由HF、H2SO4、HNO3按质量百分比10：20~35：5~15的配比形成。
所述二次护理液由浓度0.5~3%的HF溶液形成。
所述一次处理液和二次处理液分别准备在1号刻蚀溶液槽和2号刻蚀溶液槽中。
本发明的有益效果如下：
本发明使用一定配比的氢氟酸、硫酸、硝酸作为处理液，在电池生产过程的扩散和钝化工艺之间，进行化学处理，可以去除扩散留在硅片表面的磷硅玻璃或硼硅玻璃，并且在硅片上形成富含羟基的表面；本发明适用于在硼/磷扩散工艺之后，钝化工艺之前实施；本发明方法适用钝化工艺为Al2O3单层、Al2O3/SiNX双层钝化薄膜。
具体实施方式
实施例1
以一种n型晶硅太阳能电池为例，硅片表面处理方法的具体实施方式如下：
步骤1：将实施硼扩散工艺之后的硅片放入普通的去BSG湿法化学刻蚀设备，在1号刻蚀溶液槽中处理液由HF/H2SO4/HNO3按质量百分比10：20：5的配比形成一次处理液，在2号刻蚀溶液槽中由浓度0.5%的HF溶液形成二次处理液；
步骤2：硅片依次经过1号刻蚀槽和2号刻蚀槽，刻蚀时间分别为1号刻蚀槽3-5分钟，2号刻蚀槽5~6分钟，反应温度均为室温条件；
步骤3：最后通过去离子水冲洗和空气吹干，利用ALD设备制备Al2O3钝化薄膜，然后利用PECVD设备制备SiNX钝化减反射薄膜。
实施例2
以一种n型晶硅太阳能电池为例，硅片表面处理方法的具体实施方式如下：
步骤1：将实施硼扩散工艺之后的硅片放入普通的去BSG湿法化学刻蚀设备，在1号刻蚀溶液槽中处理液由HF/H2SO4/HNO3按质量百分比10：20：15的配比形成一次处理液，在2号刻蚀溶液槽中由浓度1%的HF溶液形成二次处理液；
步骤2：硅片依次经过1号刻蚀槽和2号刻蚀槽，刻蚀时间分别为1号刻蚀槽3-5分钟，2号刻蚀槽5~6分钟，反应温度均为室温条件；
步骤3：最后通过去离子水冲洗和空气吹干，利用ALD设备制备Al2O3钝化薄膜，然后利用PECVD设备制备SiNX钝化减反射薄膜。
实施例3
以一种n型晶硅太阳能电池为例，硅片表面处理方法的具体实施方式如下：
步骤1：将实施硼扩散工艺之后的硅片放入普通的去BSG湿法化学刻蚀设备，在1号刻蚀溶液槽中处理液由HF/H2SO4/HNO3按质量百分比10：25：8的配比形成一次处理液，在2号刻蚀溶液槽中由浓度1%的HF溶液形成二次处理液；
步骤2：硅片依次经过1号刻蚀槽和2号刻蚀槽，刻蚀时间分别为1号刻蚀槽3-5分钟，2号刻蚀槽5~6分钟，反应温度均为室温条件；
步骤3：最后通过去离子水冲洗和空气吹干，利用ALD设备制备Al2O3钝化薄膜，然后利用PECVD设备制备SiNX钝化减反射薄膜。
实施例4
以一种n型晶硅太阳能电池为例，硅片表面处理方法的具体实施方式如下：
步骤1：将实施硼扩散工艺之后的硅片放入普通的去BSG湿法化学刻蚀设备，在1号刻蚀溶液槽中处理液由HF/H2SO4/HNO3按质量百分比10：25：12的配比形成一次处理液，在2号刻蚀溶液槽中由浓度3%的HF溶液形成二次处理液；
步骤2：硅片依次经过1号刻蚀槽和2号刻蚀槽，刻蚀时间分别为1号刻蚀槽3-5分钟，2号刻蚀槽5~6分钟，反应温度均为室温条件；
步骤3：最后通过去离子水冲洗和空气吹干，利用ALD设备制备Al2O3钝化薄膜，然后利用PECVD设备制备SiNX钝化减反射薄膜。
实施例5
以一种n型晶硅太阳能电池为例，硅片表面处理方法的具体实施方式如下：
步骤1：将实施硼扩散工艺之后的硅片放入普通的去BSG湿法化学刻蚀设备，在1号刻蚀溶液槽中处理液由HF/H2SO4/HNO3按质量百分比10：35：8的配比形成一次处理液，在2号刻蚀溶液槽中由浓度2%的HF溶液形成二次处理液；
步骤2：硅片依次经过1号刻蚀槽和2号刻蚀槽，刻蚀时间分别为1号刻蚀槽3-5分钟，2号刻蚀槽5~6分钟，反应温度均为室温条件；
步骤3：最后通过去离子水冲洗和空气吹干，利用ALD设备制备Al2O3钝化薄膜，然后利用PECVD设备制备SiNX钝化减反射薄膜。
实施例6
以一种n型晶硅太阳能电池为例，硅片表面处理方法的具体实施方式如下：
步骤1：将实施硼扩散工艺之后的硅片放入普通的去BSG湿法化学刻蚀设备，在1号刻蚀溶液槽中处理液由HF/H2SO4/HNO3按质量百分比10：35：15的配比形成一次处理液，在2号刻蚀溶液槽中由浓度3%的HF溶液形成二次处理液；
步骤2：硅片依次经过1号刻蚀槽和2号刻蚀槽，刻蚀时间分别为1号刻蚀槽3-5分钟，2号刻蚀槽5~6分钟，反应温度均为室温条件；
步骤3：最后通过去离子水冲洗和空气吹干，利用ALD设备制备Al2O3钝化薄膜，然后利用PECVD设备制备SiNX钝化减反射薄膜。
Claims (3)
1.一种晶硅太阳能电池钝化工艺中的硅片表面处理方法，其特征在于步骤如下：
步骤1，将实施硼扩散工艺之后的硅片放入去BSG湿法化学刻蚀设备中，分别准备一次处理液和二次处理液，所述一次处理液和二次处理液分别准备在1号刻蚀溶液槽和2号刻蚀溶液槽中；所述一次处理液由HF、H2SO4、HNO3按质量百分比10：20~35：5~15的配比形成；所述二次处理液由浓度0.5~3%的HF溶液形成；
步骤2，硅片依次经过一次处理液和二次处理液进行刻蚀，经过一次处理液的刻蚀时间为3-5分钟，经过二次处理液的刻蚀时间为5~6分钟，反应温度均为室温条件；
步骤3，最后将硅片进行去离子水冲洗和空气吹干，利用原子层沉积设备制备Al2O3钝化薄膜，然后利用等离子体增强化学气相沉积设备制备SiNX钝化减反射薄膜。
2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池钝化工艺中的硅片表面处理方法，其特征在于：所述方法适用于在硼、磷扩散工艺和钝化工艺之间。
3.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池钝化工艺中的硅片表面处理方法，其特征在于：所述方法适用钝化工艺的Al2O3单层、Al2O3/SiNX双层钝化薄膜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |