CN109713078A - 一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法 - Google Patents

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陶智华
郑飞
张忠卫
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Abstract

本发明涉及一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，将需要处理的硅片浸入混合溶液中，控制混合溶液的温度为15‑30℃，浸渍1‑10min，完成对硅片的微纳米结构清洗并修复绒面损伤，混合溶液含有体积比1‑10％的氢氧化钾、0.1‑3％的氨水、0.1‑2％的双氧水。与现有技术相比，本发明可以对金属辅助化学腐蚀得到的微纳米结构进行多孔硅和损伤去除，并进行金属离子去除。

Description

一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法
技术领域
本发明涉及多晶黑硅制绒电池，尤其是涉及一种对微纳米结构清洗并修复 损伤方法，使得多晶硅材料能够匹配高效太阳电池的需求。
背景技术
P型多晶硅电池由于生产工艺成熟、制造成本低，在目前及今后相当长的 一段时间内仍占据绝大部分市场份额。P型晶体硅太阳能电池要想继续保持竞 争力、获得更大的发展与应用，必须进一步提高转换效率，同时降低生产成本。
目前，在P型多晶硅太阳电池的生产工艺中，如何在前表面获得好的绒面 结构，以提升减反射效果是制备高效多晶硅电池首要任务，常用的工艺方法包 括机械刻槽法、激光刻蚀法、反应离子刻蚀法(RIE)、化学腐蚀法(即金属辅助 湿法腐蚀)等。其中，机械刻槽方法可以得到较低的表面反射率，但是该方法造 成硅片表面的机械损伤比较严重，而且其成品率相对较低，故而在工业生产中 使用较少。对于激光刻蚀法，是用激光制作不同的刻槽花样，条纹状和倒金字 塔形状的表面都已经被制作出来，其反射率可以低至8.3％，但是由其制得的 电池的效率都比较低，不能有效地用于生产。RIE方法可以利用不同的模版来 进行刻蚀，刻蚀一般是干法刻蚀，可以在硅片表面形成所谓的“黑硅”结构， 其反射率可以低至4％，但是由于设备昂贵，生产成本较高，因此在工业生产 中使用较少。而化学腐蚀法具有工艺简单、廉价优质、和现有工艺好兼容等 特点，成为了现有工业中使用最多的方法。
因此，黑硅工艺是多晶硅实现19％电池效率的有效途径，其技术路线是通 过优化的腐蚀溶液在产业化黑硅制绒机中实现易于钝化的微纳米表面状态，但 是化学腐蚀过程中需要解决以下几个方面的问题：
1)如何在金属辅助腐蚀后对硅片表面微纳米结构进行有效清洗和去损伤， 并对金属进行去除；
2)如何保证去损伤过程的反应稳定性，从而保证后续扩孔的均匀性。
目前，在已经公开的黑硅材料制作技术中，采用湿法金属催化化学刻蚀法 制备黑硅的专利，如CN 102051618 A、CN 102768951 A等都是通过一步法(酸 或碱)来实现纳米绒面扩孔来控制表面状态，反应速度快，反应过程不易控制。 而申请号为CN 104393114 A则是在微米绒面的基础上制备纳米绒面，再进行 表面改善刻蚀。有可能存在微纳米结构不均匀，降低后续工艺的钝化效果。同 时现有技术在金属催化腐蚀形成纳米孔洞后，一般采用KOH溶液先去除多孔 硅，在使用酸溶液进行金属去除，此方法中KOH反应易导致腐蚀过量，使得 硅片表面出现抛光现象，无法形成有效的表面陷光结构；而采用酸溶液进行金 属去除时，会形成金属盐沉淀，该沉淀易残留在硅片表面，对后续的扩孔均匀 性产生不良影响。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提升多 晶黑硅电池效率的对微纳米结构清洗并修复损伤方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，将需要处理的硅片浸入混合溶液 中，控制混合溶液的温度为15-30℃，浸渍1-10min，完成对硅片的微纳米结构 清洗并修复绒面损伤，
所述的混合溶液含有体积百分比为1-10％的氢氧化钾、0.5-5％的氨水、 0.1-2％的双氧水。其中，使用氢氧化钾可以与疏松结构的多孔硅以及硅片的表 面损伤反应，达到去除多孔硅基修复表面损失的效果，反应方程式如下：
Si+2KOH→K2SiO3+2H2
氨水可以与硅片上残留的金属离子形成络合物，从而实现去除金属离子的 目的，双氧水的作用为氧化金属颗粒，形成金属离子与氨水进行反应，反应方 程式如下：
2Ag+H2O2+4NH3·H2O→2[Ag(NH3)2]OH+4H2O
同时双氧水可以氧化基底材料表面，以控制氢氧化钾与基底材料的反应速 度，防止抛光现象的发生。
所述的氢氧化钾在混合溶液中的浓度优选3-8％所述的氨水在混合溶液中 的浓度优选0.5-2.5％。所述的双氧水在混合溶液中的浓度优选0.8-1.5％。若氢 氧化钾浓度过低则无法实现多孔硅表面损伤层修复功能，氢氧化钾浓度过高会 导致其与硅片的反应剧烈，引起硅片表面的抛光现象；若氨水或双氧水浓度过 低，则无法实现金属离子的络合去除，其中双氧水浓度过低还可导致硅片表面 氧化不充分，使得氢氧化钾与硅片基底的反应速度失控，导致表面微纳米结构 被破坏；若氨水浓度过高，同样会导致碱与硅片的反应失控；双氧水浓度过高， 会导致硅片表面氧化层过厚，阻止氢氧化钾与硅基底的反应，无法实现表面损 伤层的修复功能。
所述的硅片在浸入混合溶液前还经过清洗抛光、纳米绒面制备处理。
与现有技术相比，本发明通过KOH，NH4OH，H2O2的混合溶液配方，可 同时实现去多孔硅和损伤去除，金属离子去除的功能。其中KOH用以去除多 孔硅和损伤，双氧水将金属颗粒氧化后，与氨水反应形成溶于水的金属络合物， 同时双氧水对基底材料表面的氧化可以有效控制KOH的反应速度，防止抛光 现象的发生，采用本发明最终制作得到的多晶黑硅电池可以至少提升0.2％的效 率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域 的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是， 对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。
实施例1
将本工艺方案应用到多晶黑硅太阳电池制备中，采用以下步骤：
步骤1：原硅片在NaOH/NaClO混合碱溶液中清洗抛光，以去除表面损伤 层、切割线痕等；
步骤2：将抛光后的硅片在氢氟酸溶液中进行银坠饰；
步骤3：将上述硅片放入HF/H2O2混合溶液中进行纳米绒面制备；
步骤4：将上述硅片放入由氢氧化钾、氨水、双氧水组成的溶液中进行金 属阴离子去除，多孔硅去除及损伤去除，氢氧化钾的浓度为5％、氨水的浓度 为0.5％的、双氧水的浓度为1％，在浸渍时控制混合溶液的温度为20℃，浸渍 5min，完成对硅片的微纳米结构清洗并修复绒面损伤，
步骤5：将上述硅片在混酸溶液中进行扩孔和削减纳米空洞高度；
步骤6：将上述硅片在混酸中进行清洗，并烘干。随后进行PN结热扩散。
步骤7：采用湿法刻蚀设备去除表面磷硅玻璃(PSG)并实现背面抛光；
步骤8：在管式或板式PECVD设备中正面沉积厚度约80nm的SiNx，
步骤9：丝网印刷烧结铝背场、背电极及正电极，测试电池效率，测试得 到的数据如表1所示。
表1电池测试数据列表
表2给出了未采用本发明清洗流程的常规黑硅电池效率：
对比表1和表2数据，采用本发明的多晶黑硅电池实现了效率0.2％的增益。
实施例2
一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，将需要处理的硅片浸入混合溶液 中，控制混合溶液的温度为15℃，浸渍10min，完成对硅片的微纳米结构清洗 并修复绒面损伤，浸渍时需要要求溶液静置。使用的混合溶液含有体积百分比 为1％的氢氧化钾、0.5％的氨水、0.1％的双氧水。其中，使用氢氧化钾可以与 疏松结构的多孔硅以及硅片的表面损伤反应，达到去除多孔硅基修复表面损失 的效果，反应方程式如下：
Si+2KOH→K2SiO3+2H2
氨水可以与硅片上残留的金属离子形成络合物，从而实现去除金属离子的 目的，双氧水的作用为氧化金属颗粒，形成金属离子与氨水进行反应，反应方 程式如下：
2Ag+H2O2+4NH3·H2O→2[Ag(NH3)2]OH+4H2O
同时双氧水可以氧化基底材料表面，以控制氢氧化钾与基底材料的反应速 度，防止抛光现象的发生。
实施例3
一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，将需要处理的硅片浸入混合溶液 中，控制混合溶液的温度为20℃，浸渍7min，完成对硅片的微纳米结构清洗 并修复绒面损伤。硅片浸渍时要求溶液静置，混合溶液含有体积百分比含量为 3％的氢氧化钾、0.5％的氨水、0.8％的双氧水。
实施例4
一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，将需要处理的硅片浸入混合溶液 中，控制混合溶液的温度为25℃，浸渍2min，完成对硅片的微纳米结构清洗 并修复绒面损伤。硅片浸渍时要求溶液静置，混合溶液含有体积百分比含量为 8％的氢氧化钾、2.5％的氨水、1.5％的双氧水。
实施例5
一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，将需要处理的硅片浸入混合溶液 中，控制混合溶液的温度为30℃，浸渍1min，完成对硅片的微纳米结构清洗 并修复绒面损伤。硅片浸渍时要求溶液静置，混合溶液含有体积百分比含量为 10％的氢氧化钾、3％的氨水、2％的双氧水。
本发明最关键的技术，也是需要严格控制的就是氢氧化钾、氨水、双氧水 的浓度范围。这是因为，若氢氧化钾浓度过低则无法实现多孔硅表面损伤层修 复功能，氢氧化钾浓度过高会导致其与硅片的反应剧烈，引起硅片表面的抛光 现象；若氨水或双氧水浓度过低，则无法实现金属离子的络合去除，其中双氧 水浓度过低还可导致硅片表面氧化不充分，使得氢氧化钾与硅片基底的反应速 度失控，导致表面微纳米结构被破坏；若氨水浓度过高，同样会导致碱与硅片 的反应失控；双氧水浓度过高，会导致硅片表面氧化层过厚，阻止氢氧化钾与 硅基底的反应，无法实现表面损伤层的修复功能。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限 于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形 或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，其特征在于，该方法将需要处理的硅片浸入混合溶液中，控制混合溶液的温度为15-30℃，浸渍1-10min，完成对硅片的微纳米结构清洗并修复绒面损伤，
所述的混合溶液含有体积百分比含量为1-10％的氢氧化钾、0.1-3％的氨水、0.1-2％的双氧水。
2.根据权利要求1所述的一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，其特征在于，所述的氢氧化钾在混合溶液中的浓度优选3-8％。
3.根据权利要求1所述的一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，其特征在于，所述的氨水在混合溶液中的浓度优选0.5-2.5％。
4.根据权利要求1所述的一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，其特征在于，所述的双氧水在混合溶液中的浓度优选0.8-1.5％。
5.根据权利要求1所述的一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，其特征在于，所述混合溶液温度优选20-25℃。
6.根据权利要求1所述的一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，其特征在于，所述的硅片浸渍时间优选2-7min。
7.根据权利要求1所述的一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，其特征在于，硅片浸渍时要求溶液静置。
8.根据权利要求1所述的一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，其特征在于，所述的硅片在浸入混合溶液前还经过清洗抛光、纳米绒面制备处理。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111128684A (zh) * 2019-12-30 2020-05-08 南京纳鑫新材料有限公司 一种多晶湿法黑硅清洗工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6276997B1 (en) * 1998-12-23 2001-08-21 Shinhwa Li Use of chemical mechanical polishing and/or poly-vinyl-acetate scrubbing to restore quality of used semiconductor wafers
CN105870263A (zh) * 2016-06-27 2016-08-17 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法
CN106340550A (zh) * 2016-10-25 2017-01-18 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法
CN106549083A (zh) * 2016-06-27 2017-03-29 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法
CN106601835A (zh) * 2015-10-15 2017-04-26 福建金石能源有限公司 一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6276997B1 (en) * 1998-12-23 2001-08-21 Shinhwa Li Use of chemical mechanical polishing and/or poly-vinyl-acetate scrubbing to restore quality of used semiconductor wafers
CN106601835A (zh) * 2015-10-15 2017-04-26 福建金石能源有限公司 一种单晶硅异质结太阳能电池片绒面尺寸的控制方法
CN105870263A (zh) * 2016-06-27 2016-08-17 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法
CN106549083A (zh) * 2016-06-27 2017-03-29 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法
CN106340550A (zh) * 2016-10-25 2017-01-18 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 晶体硅太阳能电池绒面结构的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111128684A (zh) * 2019-12-30 2020-05-08 南京纳鑫新材料有限公司 一种多晶湿法黑硅清洗工艺

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