CN105637625B - 用于连续制造多孔硅层的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在由硅制成的工件或具有硅涂层的工件上连续地制造多孔硅层(单层或多层)的装置和方法。由此，根据本发明的方法是基于单侧刻蚀法进行的，通过传送装置水平地引导所述工件，使得所述工件的前侧经过至少一个包括电解液和阴极的刻蚀室。此方法可特别地用于光伏电池的制造。

Description

用于连续制造多孔硅层的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于在由硅制成的工件或具有硅涂层的工件上连续地制造多孔硅层(单层或多层)的装置和方法。由此，根据本发明的方法是基于单侧刻蚀法进行的，所述工件借助于传送装置被水平地引导，所述工件的前侧经过包括电解液和阴极的至少一个刻蚀室而被刻蚀。本方法可特别地用于制造PV(光伏)电池。
背景技术
多孔硅是尤其在微系统技术中使用的材料，并用于传感器的示例。对于光伏电池，已经对多孔硅进行研究以用于各种应用，例如，将其用作用于布拉格反射器的多重型层(multi-ply layer)，或用作机械性弱的双重型层以作为用于外延处理(随后进行分离)的成核层(nucleation layer)。
通过无电流刻蚀(currentless etching)初步制造由多孔硅制成的层。在这方面，文献DE102005062528A1和DE10313127B4例如描述了两种不同的方法。
DE10313127B4描述了如下方法：使晶片的底侧与刻蚀溶液接触，形成了弯月面(meniscus)。晶片底侧在整个处理时间中与刻蚀溶液连续接触。DE102005062528A1描述了如下方法：在晶片底侧与刻蚀溶液之间不存在连续接触。在沿水平方向逐渐地移动晶片的同时，通过旋转的传送辊的特定压型(profiling)将刻蚀溶液置于晶片上。在晶片底侧上，形成了液态膜。
通过此刻蚀反应，特别地生成了氮氧化物(“NOx”气体)，这些氮氧化物部分地溶解在刻蚀溶液中并部分地进入处理模块的气室中。与氢氟酸蒸气组合的氮氧化物对硅(特别是诸如发射体等高掺杂硅)具有刻蚀作用，且HF成分同样对磷硅玻璃或硼硅玻璃具有刻蚀作用。为了避免对发射体侧的不期望的刻蚀(因为不均匀)，将反应蒸气抽吸出处理室，或者将添加剂添加至处理介质以避免气体形成。
DE102009050845A1描述了如下方法：在单侧刻蚀处理之前，在晶片上侧将确定量的水施加到晶片上。水在(磷硅玻璃或硼硅玻璃的)亲水性表面上扩散并由此形成了防御刻蚀蒸气的层。
DE102008037404A1描述了如下方法：通过处理介质影响气相的成分，使得表面在边缘隔离处理期间为疏水性或在前面的稀释的氢氟酸中的处理之后保持疏水性。仅说明了酸性介质。
同样地，可以将该反应蒸气用于期望的发射体背面刻蚀。WO2011/035748A1描述了这种方法。为了尽可能均匀地刻蚀发射体侧，相应地抽出反应蒸气，或者通过处理介质或诸如HF或臭氧等反应气体将惰性气体额外地提供至气相。可选择地，将优选地利用作为溶液或气相的HF和臭氧的额外刻蚀步骤用于发射体的背面刻蚀，以提高背面刻蚀处理的可调整性。因为由于去除了高掺杂的最上面的发射体层，所生成的电荷载流子的表面复合减小，且因此提高了光伏电池的效率，所以期望对发射体进行均匀地控制的背面刻蚀。
通常，在具有不同刻蚀溶液的两个不同处理模块中执行边缘隔离和发射体背面刻蚀。推荐的刻蚀介质为酸性。
近来，无电流刻蚀已经几乎完全被包括氢氟酸和乙醇的电解液中的电化学刻蚀所取代。在电化学刻蚀的所有情况下，阴极和阳极与晶片的两个表面接触，这可通过金属-半导体接触直接地实现或经由金属/石墨-电解液-半导体接触间接地实现。现有技术中已知的另一变形例提供了如下方案：在晶片的边缘处实现两个电极中的一者的接触。
因此，适于晶片几何结构的所有系统的共同缺点在于无法在整个表面上对晶片进行刻蚀，或者仅能够以非常复杂的程度进行。如果(例如，经由夹钳)在边缘处发生接触，则晶片的被接触区域必然保持未刻蚀状态。然而，如果经由表面实现接触，则为了防止电解液的泄漏和短路，至少在一侧使用密封环来提供晶片或电解液接触。此外，导致生产量下降的原因在于，在更换晶片之前必须以复杂的方式去除有毒的电解液。
发明内容
因此，寻求如下一种用于制造多孔硅的方法：被刻蚀表面在一侧是完整的，且实际上在晶片的边缘上不需要绕裹(wrap-around)。对平面部件(诸如光伏电池等)的应用的重要基础是用于此目的且能够实现非常高的生产量的装置。目前，在光伏电池中使用的用于湿化学处理的处理单元具有每小时大约1000个晶片的生产量。
还存在另一问题，即出于防腐蚀的原因，使用的电池必须由贵金属(通常，铂)或超压缩碳(所谓的玻碳)构成。由于出于层均匀性的原因必须使用尽可能均匀的电场来对以固定方式保持的晶片进行刻蚀，所以现存的单元均是针对平面电极设计的。对于高生产量单元，需要的电极材料的数量是强的成本动因(cost driver)，这可导致该处理不经济。
对于另一挑战，用于制造多孔硅层的静态方法或在旋转容器中进行的方法由于形成的氢气泡对被刻蚀表面造成电阻塞。通常，这个问题通过强的电解液对流或通过垂直的处理布置来解决。
鉴于现有技术中出现的问题，本发明的目的在于提供一种用于整个表面的单侧地制造多孔硅层的方法，在所述方法中，仅执行微乎其微的边缘绕裹且不需要通过密封环隔离接触电极。本发明的另一目的在于提高相应装置的可扩展性并能够实现多层刻蚀处理的简单实施。
通过具有权利要求1的特征的装置和具有权利要求13的特征的方法来实现上述目的。另外的从属权利要求披露了有利扩展。在权利要求21中，指出了根据本发明的用途。
根据本发明，提供了用于通过单侧刻蚀在由硅制成的工件或具有硅涂层的工件上连续地制造多孔硅层的装置，所述装置包括如下部件：
-至少一个传送装置，其用于连续地传送工件，
-至少一个包括电解液和阴极的刻蚀室，其布置成使得工件的仅将被刻蚀的一个表面能够被所述电解液润湿，以及
-阳极，其经由不被刻蚀的表面上的接触单元与工件电接触。
优选地，刻蚀室被布置在工件的下方。根据现有技术，为了避免涂覆期间的不均匀性，刻蚀室在布置在工件的上方时必须时时进行查看以便可以在顶部处排出任何形成的气泡。令人惊讶地，已经能够证实，根据本发明的布置，通过样品传送以及部分地通过刻蚀室中的电解液的强制性对流，停止了气泡在工件的将被刻蚀的一侧的沉积，使得可以进行均匀地刻蚀。因此，由于可以省略如同在现有技术中的刻蚀室布置在工件的上方的复杂密封，所以经济的刻蚀室的使用成为可能。另一优点在于，被分别传送的彼此间隔开的分离的工件能够被加工，而在现有技术中，仅能够使用无边的工件。另一优点在于，根据本发明的此变形例能够允许相对于工件几何结构的新可能性。然而，在刻蚀室位于工件的上方的布置中，运行带的宽度被限定在狭窄范围内，而在根据本发明的方法的情况下，工件的宽度可以具有很大差异。另一优点在于，通过根据本发明的刻蚀室位于工件下方的布置，不存在明确的密封表面，而是可以设定电解液容器与工件的将被刻蚀的一侧之间的间隔。此间隔可通过由泵操作的电解液的溢出闭合。而且，这能够允许加工具有粗糙或波状或弯曲表面的工件。
对于具有硅涂层的工件，工件本身可从任何材料中选择。因此，工件可优选地具有50μm至500mm的厚度，工件能够呈现为晶片或实心板。特别地由硅制成的工件由此优选地以低于0.1Ωcm的比电阻进行高度掺杂。
因此，根据本发明的装置允许在工件穿过时对工件进行电化学刻蚀的多孔硅层制造方法。因此，在一侧并优选地在整个表面上执行刻蚀。根据本发明的装置可由此是基于具有高生产速率的用于工件的单侧处理的装置(例如，连续电镀设备)的。
根据本发明的装置的另一重要优点是基于如下事实：可以完全地摒弃工件上的密封元件，这使装置的操作更简单。
由于对刻蚀电流密度的沿传送方向的不均匀性进行补偿(这是由于这些不均匀性贯穿于工件的每个点)并最终使其达到平均，所以根据本发明的装置可以制造出厚度非常均匀的多孔硅层。
优选地，平面电极或电极丝网被用作阴极。然而，同样可以将单独的电极丝用作优选地以与传送方向垂直的方式布置的阴极。优选地，阴极的材料由此由铂、镍合金和/或玻碳构成。
优选地，阴极的相对于工件的被刻蚀的表面的间隔由此在1至500mm(特别优选地，10至100mm)的范围中选择。
至少一个阳极被优选地构造为滑动接触部、滚动接触部或与工件的移动同步的可移动接触部。优选地，至少一个阳极的材料由此由铂、镍合金、耐刻蚀不锈钢、钛、铝、石墨和/或玻碳构成。
另一优选实施例提供了：至少一个阳极的接触单元使用保护气体进行吹扫。优选地，这里将空气或氮气用作保护气体。以此方式，可以使暴露的接触材料不会与电解液蒸气或反应蒸气接触。这种变形例特别是在使用具有易燃成分(例如，易燃表面活性剂)的电解液时是有益的。
根据本发明的装置可优选地连接到其它调节(conditioning)单元或后处理单元。在此特别关注的是用于表面处理、用于冲洗或用于干燥的单元。这可特别关注用于工件的表面制备的无电流损伤刻蚀单元、超纯水冲洗单元或用于工件的后处理的干燥单元。
在优选实施例中，根据本发明的装置连接到另一用于多孔硅层的热重组的单元。这种用于热重组的单元优选地具有用于工件的温度控制的温度或功率控制器。同样地，这种用于热重组的单元优选地包括用于至少在前侧的受热部分上产生受控气氛的装置。这种受控气氛可以例如通过气闸(air lock)来实现。用于热重组的单元优选地具有用于调整多孔硅层中的重组所需的温度的平面灯或聚焦灯。所述灯由此优选地选自由卤素灯、LED灯和半导体激光构成的群组。
在本方法的另一优选实施例中，工件是具有前侧和后侧且特别是由硅制成的平面圆盘，且传送装置执行对平面圆盘的水平传送，被刻蚀的表面为平面圆盘的前侧，且不与电解液接触的后侧经由接触单元与阳极电接触。
传送装置优选地考虑滚动传送部、空气垫/液体垫传送部或滑动传送部。
根据本发明的另一实施例提供了：工件是圆柱体(特别地，硅锭)，且传送装置执行圆柱体的旋转，被刻蚀的表面为圆柱体的外表面区域，且圆柱体经由不被刻蚀的表面上的接触单元与阳极电接触。
因此，优选的是，阴极具有凹形表面，阴极的凹形表面的曲率与圆柱体的外表面区域的曲率相适配，使得阴极相对于圆柱体的外表面区域具有均匀的间隔。
根据本发明，同样地提供了用于通过单侧刻蚀在由硅制成的工件或具有硅涂层的工件上连续地制造多孔硅层的方法，在所述方法中，通过至少一个传送装置来引导至少一个工件，使得工件的被刻蚀的表面经过至少一个包括电解液和阴极的刻蚀室，仅被刻蚀的表面被电解液润湿，且工件经由不被刻蚀的表面上的接触单元与阳极电接触，因此可以进行电化学刻蚀。
优选地，刻蚀室布置在工件的下方。
由此，优选的是，通过使用0.1至1000mA/cm2(优选地，5至500mA/cm2)的刻蚀电流来执行电化学刻蚀。
优选地，当使用多个刻蚀室时，为了能够制造具有不同孔隙率和厚度的多层系统，使用不同大小的刻蚀电流和/或不同的电解液混合物来对这些刻蚀室进行操作。
此外，当使用多个刻蚀室时，为了制造更厚的层或增大单元的生产量，可优选地使用相等大小的刻蚀电流和相同的电解液混合物来操作刻蚀室。
电解液优选地包括氢氟酸及至少一种酒精(alcohol)或表面活性剂，特别地，乙醇(ethanol)、乙腈(acetonitride)、二甲基亚砜(dimethylsulphoxide)、二甲基乙酰胺(dimethylacetamide)、二甲基甲酰胺(dimethylformamide)、甲酰胺(formamide)、乙酸(acetic acid)和诸如硅氧烷和聚环氧烷共聚物等表面活性剂的混合物。然而，还可以包含其它添加剂。
优选地，为了避免气泡的形成，执行电解液的对流。
在根据本发明的方法的优选实施例中，为了产生电子缺陷(空穴)，使用光来辐射工件，所述光具有200nm至1200nm(特别优选地，400至1100nm)的波长。优选地，在整个表面上执行对工件的单侧刻蚀。
根据本发明的前述装置用于制造光伏电池或用于制造硅锂电池或硅空气电池的电极。
附图说明
图1示出了现有技术的刻蚀单元的实施例。
图2示出了根据本发明的刻蚀单元。
图3示出了根据本发明的另一刻蚀单元。
图4图示了根据本发明的具有按顺序连续地连接的多个刻蚀单元的装置的形式。
图5示出了根据本发明的装置的优选扩展。
图6示出了作为更优选形式的根据本发明的具有圆柱形的旋转工件的装置。
具体实施方式
将参考随后的附图和示例对根据本发明的主题进行更详细地说明，且不旨在将所述主题限制为此处所示的特定实施例。
图1示出了现有技术的实施例：刻蚀单元包括电解液容器6、阴极2和电流源1。例如，通过O形环将工件3(典型地，硅晶片)密封在刻蚀单元上。阳极4经由实体接触(例如，铂)直接接触工件，或经由另一电解液容器(未图示)间接接触工件。为了制造多孔硅层，经由阴极2和阳极4在工件上施加刻蚀电流，刻蚀电流的大小和持续时间与层数和孔隙率相适配。为了制造在重组之后可被分离的多孔硅双层，例如，如下参数是适当的：
●层1(低多孔层，约30％的孔隙率)：刻蚀电流密度为10mA/cm2，刻蚀持续时间为60秒，电解液为50％乙醇+50％氢氟酸。
●层2(高多孔层，约60％的孔隙率)：刻蚀电流密度为200mA/cm2，刻蚀持续时间为5秒，电解液为50％乙醇+50％氢氟酸。
图2示出了根据本发明的刻蚀单元的基本原理。工件3没有以密封的方式连接到刻蚀单元，而是使用适当的传送装置7安装成使得其与电解液接触。阳极接触部4可被构造成作为与工件的移动同步的可移动接触部/滚动接触部而被固定或作为滑动接触部而被固定。图2没有图示用于在阳极处避免火源的可能的保护气体吹洗装置。以如下方式执行刻蚀处理：
经由阴极2和阳极4在工件上施加刻蚀电流。例如经由适当的泵装置或经由确定的浸入深度对电解液5的液位进行调整，使得工件的将被刻蚀的一侧被电解液润湿。优选地，电解液移动，使得在刻蚀处理中产生的氢气被输送以远离被刻蚀的表面。在刻蚀处理期间，在传送装置7的帮助下，工件在方向8上沿电解液移动。通过这种移动，对沿传送方向的可能的不均匀性进行了补偿。在关闭刻蚀单元的情况下的返回传送之后或在开启刻蚀单元的情况下通过钟摆式运动，可以通过重复地经过刻蚀单元来实现多个层的刻蚀。通过改变每一序列下的刻蚀电流，可以制造不同层的层叠体。为避免在移进或移出工件时刻蚀结果的变化，可动态地调整刻蚀电流，使得作用在工件上的刻蚀电流密度始终保持恒定。
例如，可以以如下方式执行根据本发明的刻蚀处理。
在刻蚀单元的外部制备工件，且将用于产生刻蚀电流所需的电压施加至电极。工件被设定成通过传送单元进行运动并在刻蚀单元上连续地移动。此后，通过在去离子水中冲洗来净化被电解液污染的表面，并例如使用风扇或例如通过红外线或微波辐射的作用对其干燥。
适当的刻蚀参数为：
●对于低多孔层，约30％的孔隙率)：刻蚀电流密度为10mA/cm2，电极的沿传送方向的作用区域为60cm，进给速率为60cm/min，电解液为50％乙醇+50％氢氟酸。
●对于高多孔层，约60％的孔隙率)：刻蚀电流密度为200mA/cm2，电极的沿传送方向的作用区域为5cm，进给速率为60cm/min，电解液为50％乙醇+50％氢氟酸。
图3示出了根据本发明的另一装置：作为平面电极的替代，这里的阴极布置成由并联地电连接的多个单独的阴极2制成。通常，为了确保相对于传送方向的均匀刻蚀速率，这些单独的阴极沿工件的与传送方向垂直的宽度延伸。
图4图示了根据本发明的具有按顺序连续地连接的多个刻蚀单元(1，2，5，6)的装置的形式。这些单独的刻蚀单元可以彼此独立地进行操作，使得可以在一次传送中制造具有不同的孔隙率和厚度的层。
以如下方式执行用于制造例如氢气中的热处理之后的可分离的双重型层的刻蚀处理。
在刻蚀单元的外部制备工件，且将产生刻蚀电流所需的电压既施加至第一刻蚀单元的电极又施加至第二刻蚀单元的电极。工件被设定成通过传送单元而运动，并在刻蚀单元上连续地移动。此后，通过在去离子水中的冲洗来净化被电解液污染的表面，并例如使用风扇或例如通过红外线或微波辐射的作用对其进行干燥。适当的刻蚀参数为：
●刻蚀室1(对于低多孔层，约30％的孔隙率)：刻蚀电流密度为10mA/cm2，电极的沿传送方向的作用区域为60cm，进给速率为60cm/min，电解液为50％乙醇+50％氢氟酸。
●刻蚀室2(对于高多孔层，约60％的孔隙率)：刻蚀电流密度为200mA/cm2，电极的沿传送方向的作用区域为5cm，进给速率为60cm/min，电解液为50％乙醇+50％氢氟酸。
如同在根据本发明的具有一个刻蚀单元的方法的情况下，此处同样可通过在移进和移出时改变刻蚀电流使层性能保持恒定，或者可通过两个刻蚀单元上的钟摆式运动来制造各自具有相同或不同性能的多个层。
同样地，可以通过具有相同刻蚀参数的刻蚀单元的多重布置来增大相同层厚度的装置的生产量，或可以在相同的生产量下将层制造得更厚。
为了这些目的，根据本发明的装置还可配置有多于两个的刻蚀单元，例如，使用16个单元制造光学布拉格反射器。
图5示出了根据本发明的装置的优选扩展，其中在刻蚀单元前面和后面安装有功能性单元。例如，沿传送方向在刻蚀单元(1，2，5，6)前面布置有用于对工件进行清洗刻蚀的单元9，并还沿传送方向在刻蚀单元之后布置有例如用于使用去离子水进行操作以净化工件的冲洗单元11、用于对工件进行干燥并对多孔硅多层进行重组的干燥和重组单元13以及用于使薄硅层分离的另一单元14。可以以如下方式执行相应的刻蚀处理。
清洗单元9填充有抛光硅刻蚀剂(例如，硝酸、氢氟酸和去离子水的混合物)，并以溢出的方式使用泵进行操作。如果需要，可以在硅刻蚀之后连接使用去离子水的冲洗装置，使得进入后面的多孔硅刻蚀单元的工件具有干净的表面。
冲洗装置11可被构造为使用去离子水的喷淋冲洗装置。干燥和分离单元13可例如配备有基于卤素灯或石英散热器的加热单元。为了产生还原性气氛(reducingatmosphere)，该单元可例如通过本领域中已知的气闸(gas lock)向吹扫装置提供含氢气体(例如，包含5％氢气的氩气或100％氢气)的吹扫装置，该气闸布置在单元13的首端和末端处并使外部气氛与存在于单元13中的还原性气氛隔离。分离单元在朝向工件的部分上例如配置有100mbar的低压并以与传送速度8相同的圆周速度旋转。
首先在清洗单元9上传送工件，从而去除了任何可能存在的晶体损伤或前面处理的残留物。在集成的冲洗装置中使用去离子水对工件进行净化。通过经过例如按照图4说明的装置的参数进行操作的刻蚀单元(1，2，5，6)，制造出分离层。在冲洗单元11上引导受污染的工件并通过使用去离子水喷淋对其净化。首先通过干燥和重组单元中的连续进给的空气/气体流动和热作用对湿润的工件进行干燥。在高温下，多孔硅层被重组且因此产生了分离能力。当经过分离单元时，通过机械作用(例如，通过使用低压进行抽吸)使层从工件分离，并对层执行适当的进一步处理(图5中未示出，例如，卷起、载体衬底上的胶合、静电临时衬底上的沉积……)。于是，可再次将工件传送回初始点并再次对工件执行上述处理。
用于此处理的可能处理参数为：
-传送速度8：60cm/min
-清洗单元9的接触长度：100cm，例如产生了40s的刻蚀时间
-清洗单元11的接触长度：40cm，产生了40s的冲洗时间
-干燥和重组单元：接触长度为240cm，其中加热区和冷却区均为60cm，重组区为120cm，产生了1min的加热时间，2min的重组时间和1min的冷却时间。重组区中的温度为1200℃(在多孔硅层中测量)，且受热区域中的气氛为100％氢气。
图6示出了作为更优选形式的根据本发明的具有圆柱形的旋转工件的装置，其中，该工件与安装在前面和后面的功能单元适配)。工件3(例如，圆柱形的单晶硅)被安装成使得它可以关于它的纵轴旋转。阳极4被构造成使得它没有在晶体的可能损害多孔硅层的表面上留下任何损伤。例如，阳极4可被构造为晶体的端面上的滑动接触部，圆周面上的滚动接触部或沿晶体纵轴的钻孔中的共同旋转或滑动接触部。刻蚀单元沿晶体的圆周面布置，通过适当的溢出或密封元件使电解液以预定的方式与晶体的表面/圆周表面接触。在传送/旋转方向8上，后面设置有用于净化的冲洗单元11(例如，其被构造为利用抽吸的喷淋冲洗装置)以及用于对多孔硅层进行干燥和重组的干燥和重组单元13。可以使用分离单元14来(例如，通过机械作用)连续地分离重组后的层。在传送方向上在分离单元14后面布置有刻蚀和冲洗单元10的情况下，可以对工件的表面进行调节以进行硅刻蚀处理。
可以通过适应的电极间隔和调节包括刻蚀单元在内的功能单元的间隔对晶体直径的变化进行补偿。
可以以如下方式实施可利用此装置的方法。
在表面上尽可能一致地受到精确(例如，精确到0.01mm)研磨并且没有晶体损伤的硅柱体用作工件，其中该工件在中心处包括钻孔，且在该工件中插入用于机械安装并还作为阳极接触部的轴。多孔硅刻蚀单元充满电解液并以溢出的方式使用泵进行操作。冲洗装置11、干燥和重组单元13和分离单元14以它们的参数进行操作。刻蚀单元10已准备好填充抛光硅刻蚀剂，并在处理中以溢出的方式进行操作。
晶体被设定成通过传送装置8以20cm/min的圆周速度运动，同时刻蚀电流被激活。在刻蚀单元中，制造出了多孔双重型层，该多孔双重型层通过进一步的连续旋转在冲洗单元中被净化并在干燥和重组单元13中被干燥和重组。在分离单元14中，通过机械作用来使层分离以供进一步使用。晶体表面的处于原生晶体表面与多孔硅层的残留物之间的过渡区域一旦到达调节单元10，过渡区域被充满且因此对晶体表面进行再调节以进行进一步刻蚀。随后，在调节单元10与第一刻蚀单元6之间的冲洗装置11中对晶体表面进行净化。通过永久旋转，可以分离晶体硅的准环形带(quasi-endless band)。
用于此处理的可能处理参数为：
-传送速度8(圆周速度)：20cm/min
-清洗单元9的接触长度：10cm，产生了30s的刻蚀时间
-清洗单元11的接触长度：10cm，产生了30s的冲洗时间
-干燥和重组单元：接触长度为20cm，产生了1min的处理时间。重组区域中的温度为1200℃(在多孔硅层中测量)，且受热区域中的气氛为100％氢气。
-刻蚀室1(对于低多孔层，约30％的孔隙率)：刻蚀电流密度为10mA/cm2，电极的沿传送方向的作用区域为20cm，电解液为50％乙醇+50％氢氟酸。
-刻蚀室2(对于高多孔层，约60％的孔隙率)：刻蚀电流密度为200mA/cm2，电极的沿传送方向的作用区域为2cm，电解液为50％乙醇+50％氢氟酸。
附图标记列表
1：电流源/阴极接触部 2：阴极
3：硅工件 4：阳极/阳极接触部
5：电解液 6：刻蚀容器
7：传送单元 8：传送方向
9：刻蚀槽 10：调节刻蚀器
11：冲洗单元 12：去离子水-喷淋-/或溢出冲洗单元
13：干燥和重组单元 14：分离单元

Claims (30)

1.一种用于通过单侧刻蚀在由硅制成的工件上或在具有硅涂层的工件上连续地制造多孔硅层的装置，其包括：
至少一个传送装置，其用于连续地传送所述工件；
多个包括电解液和阴极的刻蚀室，其布置成使得所述工件的仅将被刻蚀的一个表面能够被所述电解液润湿；以及
阳极，其经由不被刻蚀的表面上的接触单元与所述工件电接触，
其中，所述刻蚀室布置在所述工件的下方，并且
其中，所述阳极被构造为与所述工件的移动同步的可移动接触部。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴极选自由平面电极、电极丝网、单独电极丝以及它们的组合构成的群组，所述阴极的材料包括铂、镍合金和/或玻碳。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述阴极相对于所述工件的所述被刻蚀的表面的间隔处于1至500mm的范围中。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述阴极相对于所述工件的所述被刻蚀的表面的间隔处于10至100mm的范围中。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述阳极的材料包括铂、镍合金、耐腐蚀不锈钢、钛、铝、石墨和/或玻碳。
6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述阳极的所述接触单元使用保护气体进行吹扫，使得暴露的接触材料不与电解液蒸气或反应蒸气接触。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述保护气体为空气或N2。
8.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置连接到另一用于表面处理、用于冲洗或用于干燥的调节单元或后处理单元。
9.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置连接到另一用于所述多孔硅层的热重组的单元，所述用于热重组的单元具有用于所述工件的温度控制的温度控制器或功率控制器以及用于至少在前侧的受热部分上产生受控气氛的装置，所述受控气氛通过气闸实现。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述用于热重组的单元具有用于调节所述多孔硅层中的重组所需的温度的平面灯或聚焦灯，所述平面灯或聚焦灯选自由卤素灯、LED灯和半导体激光构成的群组。
11.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述工件是具有前侧和后侧的平面圆盘，且所述传送装置执行对所述平面圆盘的水平传送，所述被刻蚀的表面为所述平面圆盘的所述前侧，且不与所述电解液接触的所述后侧经由所述接触单元与所述阳极电接触。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述平面圆盘由硅制成。
13.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述至少一个传送装置选自由滚动传送部、空气垫/液体垫传送部和滑动传送部构成的群组。
14.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述工件为圆柱体，且所述传送装置实现所述圆柱体的旋转，所述被刻蚀的表面为所述圆柱体的外表面区域，且所述圆柱体经由所述不被刻蚀的表面上的所述接触单元与所述阳极电接触。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述工件为硅锭。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述阴极具有凹形表面，所述阴极的所述凹形表面的曲率与所述圆柱体的所述外表面区域的曲率相适配，使得所述阴极相对于所述圆柱体的所述外表面区域具有均匀的间隔。
17.一种用于通过单侧刻蚀在由硅制成的工件或具有硅涂层的工件上连续地制造多孔硅层的方法，在所述方法中，通过至少一个传送装置来引导至少一个工件，使得所述工件的被刻蚀的表面经过多个包括电解液和阴极的刻蚀室，仅所述被刻蚀的表面被所述电解液润湿，且所述工件经由不被刻蚀的表面上的接触单元与阳极电接触，由此能够对所述被刻蚀的表面进行电化学刻蚀，并且所述刻蚀室布置在所述工件的下方，其中，所述阳极被构造为与所述工件的移动同步的可移动接触部。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，通过使用0.1至1000mA/cm2的刻蚀电流来执行所述电化学刻蚀。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，通过使用5至500mA/cm2的刻蚀电流来执行所述电化学刻蚀。
20.如权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述电解液包括氢氟酸以及酒精和表面活性剂中的至少一者。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为乙醇、乙腈、二甲基亚砜、乙酰二甲胺、二甲基甲酰胺、甲酰胺、乙酸和硅氧烷和聚环氧烷共聚物。
22.如权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，为避免气泡的形成，执行所述电解液的对流。
23.如权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，为产生电子缺陷，使用光来辐射由硅制成的所述工件或具有硅涂层的所述工件，所述光具有200nm至1200nm的波长。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述光具有400至1100nm的波长。
25.如权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件为具有50μm至500μm的厚度且具有前侧和后侧的平面圆盘，且所述平面圆盘的传送水平地执行，所述平面圆盘的所述前侧被刻蚀，且所述平面圆盘经由不被刻蚀的区域中的所述接触单元与所述阳极电接触。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述工件为硅盘。
27.如权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件为圆柱体，且所述传送装置实现所述圆柱体的旋转，所述被刻蚀的表面为所述圆柱体的外表面区域，且所述圆柱体经由所述不被刻蚀的表面上的所述接触单元与所述阳极电接触。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述工件为硅锭。
29.如权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，使用如权利要求1至13中任一项所述的装置。
30.一种如权利要求1至16中任一项所述的装置的用途，其包括制造光伏电池或制造硅锂电池或硅空气电池的电极。
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