CN106057981B - 黑硅的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种黑硅的制备方法，包括如下步骤：步骤一、提供待处理的硅片，并且在所述硅片表面进行酸制绒；步骤二、在步骤一得到的所述硅片表面形成纳微复合结构；步骤三、对步骤二得到的所述硅片进行第一次清洗；步骤四、对步骤三得到的所述硅片进行扩散处理；步骤五、对步骤四得到的所述硅片进行第二次清洗；以及步骤六、对步骤五得到的所述硅片进行热氧氧化处理，从而在所述硅片表面形成一层致密的二氧化硅层，得到黑硅。这种黑硅的制备方法对经过第二次清洗后的硅片进行热氧氧化处理，从而在硅片表面形成一层致密的二氧化硅层，从而对硅片的表面缺陷进行了改善,制得的黑硅的开路电压得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其是涉及一种黑硅的制备方法。
背景技术
目前，可再生清洁能源的利用是摆在各国面前的一个迫切的战略问题。因此，可再生能源如太阳能、风能、水能等的有效利用成为了人们研究的重点。相对于石油和煤炭仅存在地球的少数地方，太阳光能不存在所谓的太阳能匮乏区域，使得人们对于太阳能电池的研究充满希望。
晶硅电池的效率一直是企业关注的重点，如何利用新工艺提升晶硅电池的效率是目前光伏行业面临的重大课题。与此同时，新型高效电池的开发正激励着研发工作者们。作为新型的黑硅技术，其研发工作正在各大光伏行业中展开。该技术可在原有晶硅电池的基础上提升效率0.4％～0.6％。基本原理：常规多晶主要采用酸制绒，形成微米结构的蠕虫状坑洞，其反射率在20％左右；而黑硅技术主要是在原有的制绒基础上进行进一步处理，在原有晶硅电池的微米孔结构上再生成许多纳米尺寸的小孔，从而使反射率降低，达到5％左右，增强了对太阳光的利用率，从而大大提高光电转化效率。
然而，该技术的最大缺陷在于黑硅表面大量的缺陷诱捕了绝大多数在近表面产生的载流子，使得这部分光生载流子没有被电极收集，使得开路电压降低，一般比常规电池片的开路电压降低2mV以上，进而光电转化效率提升达不到预期效果，使低反射率的优势不能体现。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高制得的黑硅的开路电压的黑硅的制备方法。
一种黑硅的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、提供待处理的硅片，并且在所述硅片表面进行酸制绒；
步骤二、在步骤一得到的所述硅片表面形成纳微复合结构；
步骤三、对步骤二得到的所述硅片进行第一次清洗；
步骤四、对步骤三得到的所述硅片进行扩散处理；
步骤五、对步骤四得到的所述硅片进行第二次清洗；以及
步骤六、对步骤五得到的所述硅片进行热氧氧化处理，从而在所述硅片表面形成一层致密的二氧化硅层，得到黑硅。
在一个实施例中，步骤六中，所述对步骤五得到的所述硅片进行热氧氧化处理的操作为：将步骤五得到的所述硅片送入管式炉中，通入流量为20000sccm～40000sccm的氮气吹扫炉管，待所述硅片稳定送入炉管后，开始进行升温至800℃～900℃，通入氧气并保持30min～80min，最后降温至800℃～850℃进行工艺停止。
在一个实施例中，步骤一中，所述在所述硅片表面进行酸制绒的操作为：利用HF/HNO3在所述硅片表面进行常规酸制绒，形成虫孔状结构。
在一个实施例中，步骤一中，所述待处理的硅片为多晶硅片。
在一个实施例中，步骤二中，所述在步骤一得到的所述硅片表面形成纳微复合结构的操作为：利用反应离子刻蚀法在所述硅片表面形成纳微复合结构。
在一个实施例中，步骤三中，所述对步骤二得到的所述硅片进行第一次清洗的操作为：利用BOE试剂对步骤二得到的所述硅片进行第一次清洗。
在一个实施例中，步骤四中，所述对步骤三得到的所述硅片进行扩散工艺的操作为：利用三氯氧磷液态源在高温下在步骤三得到的所述硅片表面扩散一层磷原子。
在一个实施例中，步骤五中，所述对步骤四得到的所述硅片进行第二次清洗的操作为：利用HF去除步骤四得到的所述硅片表面的磷硅玻璃，接着用HF/HNO3进行刻蚀。
在一个实施例中，还包括在步骤六之后，对得到的所述黑硅进行调试PECVD工艺的操作。
这种黑硅的制备方法对经过第二次清洗后的硅片进行热氧氧化处理，从而在硅片表面形成一层致密的二氧化硅层，从而对硅片的表面缺陷进行了改善,制得的黑硅的开路电压得到提高。
附图说明
图1为一实施方式的黑硅的制备方法的制备方法的流程图；
图2为实施例1制得的黑硅的扫描电镜照片；
图3为常规方法得到的多晶硅片与实施例1制得的黑硅的绒面结构反射率对比曲线图；
图4a为实施例1中待处理的多晶硅片和第二次清洗后的多晶硅片的内量子效率对比图；
图4b为实施例1中待处理的多晶硅片和第二次清洗后的多晶硅片的外量子效率对比图；
图5a为实施例1中待处理的多晶硅片和实施例1制得的黑硅的内量子效率对比图；
图5b为实施例1中待处理的多晶硅片和实施例1制得的黑硅的外量子效率对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1所示的一实施方式的黑硅的制备方法，包括如下步骤：
S10、提供待处理的硅片，并且在硅片表面进行酸制绒。
在硅片表面进行酸制绒的操作为：利用HF/HNO3在硅片表面进行常规酸制绒，形成虫孔状结构。
待处理的硅片可以为单晶硅片或多晶硅片。
优选的，待处理的硅片为多晶硅片。
S20、在S10得到的硅片表面形成纳微复合结构。
在硅片表面形成纳微复合结构的操作为：利用反应离子刻蚀法在硅片表面形成纳微复合结构。
S30、对S20得到的硅片进行第一次清洗。
对硅片进行第一次清洗的操作为：利用BOE试剂(NH4F/HF＝6:1)对硅片进行第一次清洗。
S40、对S30得到的硅片进行扩散处理。
对得到的硅片进行扩散工艺的操作为：利用三氯氧磷液态源在高温下在硅片表面扩散一层磷原子。
S50、对S40得到的硅片进行第二次清洗。
对硅片进行第二次清洗的操作为：利用HF去除硅片表面的磷硅玻璃，接着用HF/HNO3进行刻蚀。
S60、对S50得到的硅片进行热氧氧化处理，从而在硅片表面形成一层致密的二氧化硅层，得到黑硅。
对硅片进行热氧氧化处理的操作为：将硅片送入管式炉中，通入流量为20000sccm～40000sccm的氮气吹扫炉管，待所述硅片稳定送入炉管后，开始进行升温至800℃～900℃，通入氧气并保持30min～80min，最后降温至800℃～850℃进行工艺停止。
优选的，对硅片进行热氧氧化处理的操作为：将硅片送入管式炉，通入流量为30000sccm的氮气吹扫炉管，待硅片稳定送入炉管后，开始进行升温至880℃，通入氧气并保持60min，最后降温至800℃进行工艺停止。
优选的，上述方法还包括在S60之后，对得到的黑硅进行调试PECVD工艺的操作。经过热氧氧化后的硅片由于其表面形成的纳微复合结构绒面，需要调试相应的镀膜工艺，由于纳微复合结构绒面的形成较微米结构的绒面比表面积大，需调试工艺时间，增加40s。
这种黑硅的制备方法对经过第二次清洗后的硅片进行热氧氧化处理，从而在硅片表面形成一层致密的二氧化硅层，从而对硅片的表面缺陷进行了改善,制得的黑硅的开路电压得到提高。
此外，经过测试，这种黑硅的制备方法制得的黑硅的短路电流得到明显提升，即纳微复合结构的陷光效应得到充分体现。
以下为具体实施例。
实施例1
提供待处理的多晶硅片，利用HF/HNO3对多晶硅片表面进行常规的酸制绒；
利用比太科技的RIE设备对多晶硅片的表面形成纳微复合结构；
采用BOE试剂(NH4F/HF＝6:1)对多晶硅片表面进行第一次清洗；
利用三氯氧磷液态源在高温下在硅片表面扩散一层磷原子，由于纳微复合结构的形成扩散处理需采用较常规工艺高的范围值，约为95Ω～100Ω；
对多晶硅片进行第二次清洗：利用HF去除硅片磷硅玻璃，HF/HNO3进行刻蚀；
对多晶硅片进行热氧氧化处理，得到黑硅。热氧氧化处理的具体工艺步骤如下：将第二次清洗后的多晶硅片送入管式炉中进行工艺的设定，之后运行工艺，通入流量为30000sccm的氮气吹扫炉管，待硅片稳定送入炉管后，开始进行升温至880℃，通入氧气并保持60min，最后降温至800℃进行工艺停止。
在扫描电镜下观察实施例1制得的黑硅，得到图2。
由图2可以看出，实施例1制得的黑硅的表面具有明显的纳微复合结构绒面。
利用反射率测试仪对实施例1中第一次清洗后的多晶硅片和实施例1制得的黑硅进行绒面结构反射率测试，得到数据结果，如图3。
由图3可以看出，实施例1制得的黑硅的反射率较第一次清洗后的常规酸制绒所得多晶硅片在整个波段内反射率得到明显的降低，增加光吸收，有利于光电转化效率的提升。
分别对实施例1中待处理的多晶硅片和第二次清洗后的多晶硅片进行内、外量子效率检测，得到图4a和图4b。
分别对实施例1中待处理的多晶硅片和实施例1制得的黑硅进行内、外量子效率检测，得到图5a和图5b。
由图4a、图4b、图5a和图5b可以看出，通过增加热氧氧化处理，大大的增加了制得的黑硅的内、外量子效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种黑硅的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、提供待处理的硅片，并且在所述硅片表面进行酸制绒；
步骤二、在步骤一得到的所述硅片表面形成纳微复合结构；
步骤三、对步骤二得到的所述硅片进行第一次清洗；
步骤四、对步骤三得到的所述硅片进行扩散处理；
步骤五、对步骤四得到的所述硅片进行第二次清洗；以及
步骤六、对步骤五得到的所述硅片进行热氧氧化处理，从而在所述硅片表面形成一层致密的二氧化硅层，得到黑硅；
所述在步骤一得到的所述硅片表面形成纳微复合结构的操作为：利用反应离子刻蚀法在所述硅片表面形成纳微复合结构；
所述对步骤二得到的所述硅片进行第一次清洗的操作为：利用BOE试剂对步骤二得到的所述硅片进行第一次清洗，所述BOE试剂中NH4F与HF的比例为6:1；
所述对步骤四得到的所述硅片进行第二次清洗的操作为：利用HF去除步骤四得到的所述硅片表面的磷硅玻璃，接着用HF/HNO3进行刻蚀；
步骤六中，所述对步骤五得到的所述硅片进行热氧氧化处理的操作为：将步骤五得到的所述硅片送入管式炉中进行工艺的设定，之后运行工艺，通入流量为20000sccm～40000sccm的氮气吹扫炉管，待所述硅片稳定送入炉管后，开始进行升温至800℃～900℃，通入氧气并保持30min～80min，最后降温至800℃～850℃进行工艺停止；
还包括在步骤六之后，对得到的所述黑硅进行调试PECVD工艺的操作，工艺时间增加40s。
2.根据权利要求1所述的黑硅的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述在所述硅片表面进行酸制绒的操作为：利用HF/HNO3在所述硅片表面进行常规酸制绒，形成虫孔状结构。
3.根据权利要求1所述的黑硅的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述待处理的硅片为多晶硅片。
4.根据权利要求1所述的黑硅的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述对步骤三得到的所述硅片进行扩散工艺的操作为：利用三氯氧磷液态源在高温下在步骤三得到的所述硅片表面扩散一层磷原子。
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