CN109545890A - 晶体硅表面倒金字塔的制备方法 - Google Patents
晶体硅表面倒金字塔的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109545890A CN109545890A CN201811345978.6A CN201811345978A CN109545890A CN 109545890 A CN109545890 A CN 109545890A CN 201811345978 A CN201811345978 A CN 201811345978A CN 109545890 A CN109545890 A CN 109545890A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inverted pyramid
- preparation
- crystalline silicon
- silicon chip
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 13
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004049 embossing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/08—Etching
- C30B33/12—Etching in gas atmosphere or plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
- H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1876—Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
本发明涉及微电子纳米加工领域，尤其涉及一种晶体硅表面倒金字塔的制备方法。该方法包括以下步骤：首先在晶体硅表面通过纳米压印技术制作周期性排列的光刻胶图形，然后将该晶体硅片置于RIE刻蚀设备中。通过调节RIE设备的工艺参数，对晶体硅表面进行刻蚀，形成所需要的倒金字塔绒面结构。此方法制备快速，能够大大增加光的吸收率，从而提高光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体硅表面倒金字塔，尤其涉及一种晶体硅表面倒金字塔的制备方法。
背景技术
在晶体硅太阳能电池的制作过程中，通过在硅片表面制作金字塔或者坑状绒面降低光的反射率，提高短路电流，从而提高电池的转换效率。
目前商业化单晶硅绒面的制备是利用碱性溶液对硅的各项异性腐蚀原理，将硅片浸泡在加热的碱性溶液中，制备出正向金字塔绒面；商业化多晶硅绒面的制备是将硅片浸泡在氢氟酸和硝酸的混合溶液中，利用混合酸液对晶体硅的腐蚀，制作出坑状绒面。
专利号CN108054224A，包括如下步骤： (1) 将硅片放入含有金属离子的溶液中浸泡，使硅片表面涂覆一层金属纳米颗粒； 所述溶液中金属离子浓度大于1E-3 mol/L，且HF的浓度大于1E-2 mol/L； (2) 用第一化学腐蚀液腐蚀硅片表面，形成纳米线或多孔硅结构；温度为25 ~ 90℃，时 间为2 ~ 10 min； 所述第一化学腐蚀液为HF和氧化剂的混合溶液；其中，HF的浓度为1 ~ 15 mol/L，氧化剂 的浓度为0 .05 ~ 0 .5 mol/L； (3) 将上述硅片放入第二化学腐蚀液中进行修正腐蚀，使上述纳米线或多孔硅结构形 成正金字塔的微结构； 所述第二化学腐蚀液为碱液； 所述碱液的浓度为0 .001 ~ 0 .1 mol/L，反应时间为10 ~ 1000秒，反应温度为5 ~ 85℃。由于溶液对硅片表面的腐蚀受到硅片表面损伤、溶液温度、浓度、硅片反应产生的气泡、反应残留的副产品等多种因素的影响，通过这种方式制备的绒面并不均匀，其中单晶硅绒面金字塔大小不一，多晶硅绒面腐蚀坑的形状不规则，坑的排列具有随意性，以上原因导致绒面的陷光效果不理想，对光的利用不够充分，从而影响了电池效率的提升。
发明内容
本发明旨在解决上述缺陷，提供一种晶体硅表面倒金字塔的制备方法。
为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种晶体硅表面倒金字塔的制备方法，该制备方法包括，
第一步、硅片表面制作特定图形：将光刻胶采用真空喷涂的方式均匀喷涂在硅片表面；
第二步、刻蚀图形：将该晶体硅片置于RIE刻蚀设备中，选用SF6为刻蚀气体并设定具体的工艺参数，刻蚀速率：0.5-3um/min，SF6流量：20-50 sccm，气体压强：10-30Pa，射频功率：200-500W。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述光刻胶的粘度为5-10cps。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述光刻胶喷涂的厚度为1.3um。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述表面刻蚀图形呈倒金字塔，开口尺寸范围为1-5um，深度为1-5um。
本发明的有益效果是：通过本发明制备方法制备的晶体硅绒面，具有表面凹坑形状可控，大小均一，排列规则等优点，绒面的陷光效果好，能有效降低反射率，提升短路电流，从而提高电池的转换效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明刻蚀的倒金字塔绒面结构示意图。
具体实施方式
这种晶体硅表面倒金字塔的制备方法，使用光刻胶作为掩膜材料，将光刻胶涂覆在硅片表面，并进行纳米压印的同时对光刻胶进行曝光显影，在光刻胶上制备出特定图形，然后将硅片放入RIE设备进行干法刻蚀，在硅片表面形成具有特定大小和规则排列的坑状绒面，从而提高硅片表面的陷光效果。
该制备方法包括，
第一步、硅片表面制作特定图形：将光刻胶采用真空喷涂的方式均匀喷涂在硅片表面；
第二步、刻蚀图形：将该晶体硅片置于RIE刻蚀设备中，选用SF6为刻蚀气体并设定具体的工艺参数，刻蚀速率：0.5-3um/min，SF6流量：20-50 sccm，气体压强：10-30Pa，射频功率：200-500W。
优选例
光刻胶的粘度为5-10cps，可加热紫外固化。
优选例
光刻胶喷涂的厚度为1.3um。该厚度取决于我们设计的图形模板尺寸，模板图形直径设计为1um的周期性排列六边形，喷涂胶厚度的选定是匹配于图形模板，按本例来说残留胶厚度为1.3-1=0.3um，保证模板下压之后残留胶在0~0.5um之间。由于光刻胶具有较强的抗蚀性，如果太厚会导致刻蚀时间长，影响刻蚀效率。
优选例
表面刻蚀图形呈倒金字塔，开口尺寸范围为1-5um，深度为1-5um。
实施例1
第一步，硅片表面制作特定图形：将粘度为6cps的光刻胶采用真空喷涂的方式均匀喷涂在硅片表面，厚度为1.3um，然后采用纳米压印技术制作周期性排列的光刻胶图形。
第二步，刻蚀图形：将该晶体硅片置于RIE刻蚀设备中，选用SF6为刻蚀气体，设定具体的工艺参数，刻蚀速率：0.5 um/min，SF6流量：25 sccm，气体压强：15Pa，射频功率：300W。刻蚀出大小均匀的倒金字塔绒面结构，如图1所示。
实施例2
第一步，硅片表面制作特定图形：将粘度为8cps的光刻胶采用真空喷涂的方式均匀喷涂在硅片表面，厚度为1.1um，然后采用纳米压印技术制作周期性排列的光刻胶图形。
第二步，刻蚀图形：将该晶体硅片置于RIE刻蚀设备中，选用SF6为刻蚀气体，设定具体的工艺参数，刻蚀速率：1 um/min，SF6流量：35 sccm，气体压强：20Pa，射频功率：300W。刻蚀出大小均匀的倒金字塔绒面结构，如图1所示。
Claims (4)
1.一种晶体硅表面倒金字塔的制备方法，其特征在于：
该制备方法包括，
第一步、硅片表面制作特定图形：将光刻胶采用真空喷涂的方式均匀喷涂在硅片表面；
第二步、刻蚀图形：将该晶体硅片置于RIE刻蚀设备中，选用SF6为刻蚀气体并设定具体的工艺参数，刻蚀速率：0.5-3um/min，SF6流量：20-50 sccm，气体压强：10-30Pa，射频功率：200-500W。
2.如权利要求1所述的晶体硅表面倒金字塔的制备方法，其特征在于：所述光刻胶的粘度为5-10cps。
3.如权利要求1所述的晶体硅表面倒金字塔的制备方法，其特征在于：所述光刻胶喷涂的厚度为1.3um。
4.如权利要求1所述的晶体硅表面倒金字塔的制备方法，其特征在于：所述表面刻蚀图形呈倒金字塔，开口尺寸范围为1-5um，深度为1-5um。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811345978.6A CN109545890A (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 晶体硅表面倒金字塔的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811345978.6A CN109545890A (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 晶体硅表面倒金字塔的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109545890A true CN109545890A (zh) | 2019-03-29 |
Family
ID=65847199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811345978.6A Pending CN109545890A (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 晶体硅表面倒金字塔的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109545890A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201796900U (zh) * | 2010-09-29 | 2011-04-13 | 常州天合光能有限公司 | 用于太阳能电池表面rie制绒的硅片 |
| CN103094371A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-05-08 | 西安交通大学苏州研究院 | 一种多晶硅绒面结构及其制绒方法 |
| CN103579416A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-02-12 | 无锡英普林纳米科技有限公司 | 一种具有倒金字塔结构模板的制备方法 |
-
2018
- 2018-11-13 CN CN201811345978.6A patent/CN109545890A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201796900U (zh) * | 2010-09-29 | 2011-04-13 | 常州天合光能有限公司 | 用于太阳能电池表面rie制绒的硅片 |
| CN103094371A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-05-08 | 西安交通大学苏州研究院 | 一种多晶硅绒面结构及其制绒方法 |
| CN103579416A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-02-12 | 无锡英普林纳米科技有限公司 | 一种具有倒金字塔结构模板的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6392866B2 (ja) | 結晶シリコン太陽電池の表面テクスチャ構造及びその製造方法 | |
| TWI599060B (zh) | Suede structure of a crystalline silicon solar cell and its preparation method | |
| WO2018000589A1 (zh) | 一种晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法 | |
| CN107658221A (zh) | 一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法 | |
| CN106119976B (zh) | 多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂及其应用 | |
| CN101789467B (zh) | 一种多晶硅太阳能电池湿法制绒工艺 | |
| CN106098810B (zh) | 一种晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法 | |
| CN103058126B (zh) | 一种三维石英微机械结构表面电极的加工方法 | |
| CN105405755B (zh) | 用于硅片金字塔制绒的酸性制绒液、制绒方法以及采用该制绒方法制绒而成的硅片 | |
| CN107245760A (zh) | 太阳能电池硅片的处理方法 | |
| CN102556949A (zh) | 一种尺寸可控的硅微/纳米线阵列的制备方法 | |
| CN103378212B (zh) | 一种太阳能电池片的制绒方法 | |
| CN110459642A (zh) | 钝化接触电池及其制备方法 | |
| CN104966762B (zh) | 晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法 | |
| CN105870263A (zh) | 一种晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法 | |
| CN108417669A (zh) | 一种用于金刚线切割多晶硅片太阳能电池的制绒方法 | |
| CN105442049A (zh) | 一种用于单晶硅表面图案化微加工的贵金属催化化学腐蚀法 | |
| CN105826429B (zh) | 一种微纳复合绒面结构黑硅、黑硅太阳能电池的制备方法 | |
| CN106601836A (zh) | 一种基于纳米颗粒的光伏电池表面陷光结构的制造工艺 | |
| CN106684174A (zh) | 一种多晶硅片的表面制绒方法 | |
| CN103979485A (zh) | 一种微纳多孔硅材料的制备方法 | |
| CN104195644B (zh) | 一种单晶硅衬底亚微米金字塔结构激光-化学制备方法 | |
| CN102867880A (zh) | 一种多晶硅表面两次酸刻蚀织构的制备方法 | |
| CN102820370B (zh) | 硅片的制绒处理方法 | |
| CN109545890A (zh) | 晶体硅表面倒金字塔的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190329 |