CN110383494A - 对半导体材料的表面进行纹理化的方法和实施该方法的设备 - Google Patents
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Abstract
公开了一种对半导体材料(2)的表面的至少一部分(4)进行纹理化的方法，其中表面的所述至少一部分(4)与蚀刻溶液(6)接触；表面的所述至少一部分(4)以导电方式连接到电源(8)的正极(9)并被用作正电极(16)；设置在蚀刻溶液(6)中的负电极(14)以导电方式连接到电源(10)的负极(18)且电流从正极(9)传导到负极(10)，且以这种方式表面的所述至少一部分(4)被电化学蚀刻。还公开了用于实施该方法的设备(1；30；70)。
Description
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的对半导体材料的表面的至少一部分进行纹理化的方法以及根据独立产品权利要求的前序部分的用于进行该方法的设备。
在使用半导体材料制造半导体元件时，经常使用湿化学蚀刻方法，通过该方法对半导体材料的表面进行处理。特别是在太阳能电池的制造中，这样做的一种方式是使半导体材料的表面纹理化，以减少表面处的入射光的反射。在太阳能电池的情况下，以这种方式可以改善光到太阳能电池中的耦合并提高太阳能电池的效率。
用于制造半导体元件的半导体材料通常是半导体基板的形式，基板应理解为具有大面积的两侧的扁平体。这种基板有时被称为半导体晶片，并且有时被称为晶片。这种基板不一定必须由固体材料构成，如硅晶片的情况。在本文中，基板原则上也理解为表示其上布置有半导体层的载体基板。如果半导体材料是基板的形式，则这些基板通常具有锯切的表面。这种情况尤其适用于由固体材料制成的基板，例如上述的硅晶片，因为这些基板通常是从半导体材料块切割下来的。但即使半导体材料具有另一种形状，也经常存在锯切的表面。
半导体材料通常使用线锯锯切。所使用的线锯可以是在分离介质浆料中移动的线材，或者是镶嵌金刚石的线材。如果使用镶嵌金刚石的线材，则在本文中将其称为金刚石线锯或金刚石线锯切。线锯切的半导体材料在其切割面处具有一定的粗糙度。锯切操作使半导体材料部分地粉碎，因此导致半导体材料的损失。在上述其中导线在分离介质悬浮液中移动的切片研磨方法的情况下，这些损失比在金刚石线锯切的情况下更大。因此，使用金刚石线锯是一个越来越重要的目标。
在太阳能电池尤其是硅太阳能电池的工业制造中，已发现使用含有氟化氢和硝酸的蚀刻水溶液的湿化学蚀刻的硅基板纹理化是有用的。在这种情况下，由于线锯而存在的粗糙表面(称为锯损伤)被转换成具有减小的反射的表面结构。在通过上述切片研磨方法锯切的半导体材料的情况下，通过这种纹理化方法可以产生非常好的纹理。然而，已经发现，在金刚石线锯切的半导体材料的情况下，这些纹理化方法不会产生期望的结果。良好纹理的形成受到阻碍，显然是因为在金刚石线锯切的半导体材料的情况下锯损伤要轻得多。碱性纹理蚀刻溶液在多晶材料的情况下是不合适的，因此至少对于这些半导体材料不构成替代方案。
在此背景下，本发明的一个目的是提供一种方法，通过该方法可以可靠且充分地对具有较小粗糙的表面的半导体材料进行纹理化。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。
本发明的另一个目的是提供一种用于执行该方法的设备。这通过具有独立设备权利要求的特征的设备来实现。
各种有利的进一步方案是从属权利要求的主题。
本发明的用于纹理化半导体材料的表面的至少一部分的方法包括使该表面的至少一部分与蚀刻溶液接触。另外，该表面的该至少一部分以导电方式连接到一个电源的正极并用作正电极。设置在蚀刻溶液中的一个负电极以导电方式连接到所述电源的负极。通过从正极到负极传导电流，该表面的该至少一部分被电化学蚀刻。
在该方法中，蚀刻溶液同时用作电解质，因此电流可以通过蚀刻溶液传导。电流能够代替在其他场合存在于纹理化蚀刻溶液中的氧化剂，通常是硝酸，因为它在半导体材料的表面上提供电空穴。这造成了与蚀刻溶液的反应并因此造成了半导体材料表面的纹理化。
所使用的蚀刻溶液优选为酸性溶液。更优选为含有氟化氢的水溶液。
优选对多晶半导体材料进行纹理化，因为碱性蚀刻溶液不能用于该材料。
已发现该方法在硅的纹理化中特别有用。因此，所用的半导体材料优选地是硅，更优选地是多晶硅。
现在通过工作实例说明电化学蚀刻的操作，在该实例中硅作为半导体材料，且所用的蚀刻溶液是含有氟化氢的水溶液。如已经阐明的，表面的至少一部分与电流源的正极的导电连接在该表面的该至少一部分处提供了电空穴。这些在下文中简称为h+。蚀刻溶液中的氟化氢在那里提供了氟离子F-。在该表面的该至少一部分处，发生了如下反应
Si+6F-+4h+→SiF6.
这构成了电化学蚀刻操作。电流均匀地分布在该表面的该至少一部分上。
结果，形成蚀刻峰和蚀刻谷，这又导致孔的形成。
优选地，基本上仅半导体材料的下侧上的面被纹理化。为此目的，基本上仅下侧的面(下文中有时简称为下侧)与蚀刻溶液接触。换句话说，所提到的下侧上的面可以被称为半导体材料的指向下方的表面。通过上述过程，可以实现半导体材料的单面纹理化。通过与半导体材料的全区域或双侧纹理化相比较，这使得由于较低的化学和功率损耗而降低了纹理化的复杂性。此外，已发现单面纹理化在多种半导体元件制造方法中是有用的，尤其是在太阳能电池制造方法中。
优选的是使基板(优选太阳能电池基板)的表面的至少一部分纹理化。在本文中，基板的含义是什么，以及基板不一定必须由固体材料组成，且其上设置有半导体的载体基板也构成这种基板的事实，已经在上面阐述了。已发现本发明的方法特别适用于基板的纹理化。
优选地，通过电化学蚀刻，形成微孔半导体材料结构。其结构的尺寸在0.2至3μm的范围内。利用这种微孔结构，可以获得具有非常小的反射值的纹理。原则上，如果在相应的应用中可行的话，也可以形成微孔或介孔结构。
已经发现使用含有至少一种表面活性剂的蚀刻溶液是有利的。例如，所用的表面活性剂可以是具有Suract C125商品名的产品。通过蚀刻溶液中的表面活性剂成分，可以影响在电化学蚀刻中形成的结构的形状。特别是可以影响所形成的孔的大小。
优选的是通过线锯从半导体材料体切割半导体材料，并随后对半导体材料的切割面进行纹理化。已经发现，这种切割面可以被可靠且有效地纹理化。所用的线锯更优选为金刚石线锯。在这方面，已经发现本发明的方法是特别有利的，因为即使是金刚石线锯切导致的粗糙度降低的切割表面也可以被可靠且有效地纹理化。在本文中，金刚石线锯的含义已在引言部分中说明。
在一个优选变型实施例中，半导体材料在连续设备中被输送通过包含蚀刻溶液的多个罐，所述多个罐沿输送方向依次地布置。这里的传输可以以这样的方式实现，即：半导体材料被完全浸入罐中的蚀刻溶液中，或者半导体材料的表面的仅一部分与罐中的蚀刻溶液接触。后一情况尤其能够实现半导体材料的基本单面的纹理化。在通过多个罐输送半导体材料期间，半导体材料的表面的所述至少一部分有时同时与沿输送方向相继布置的两个罐中的蚀刻溶液接触。在与来自所述两个罐的蚀刻溶液同时接触的过程中，设置在所述两个罐中的第一个罐中的蚀刻溶液中的正电极以导电方式至少有时连接到一个电源的正极，且在所述两个罐中的第二个罐中，设置在蚀刻溶液中的负电极以导电方式连接到所述电源的负极，且电流从设置在第一罐中的正电极通过半导体材料流到设置在第二罐中的负电极。
以这种方式，可以在连续设备中以工业规模实施该方法。在所述的同时接触期间，通过与第一罐中的蚀刻溶液的接触，与第二罐的蚀刻溶液接触的区域变为第二罐中的正电极。结果，在第二罐中，可以进行上述电化学蚀刻操作。半导体材料的至少一部分表面的接触连接，在不以舒适的方式通过设置在第一罐中的蚀刻溶液而移动部件的情况下，在此得到了实现。因此，接触设备的维护复杂性低。此外，还可以避免从蚀刻溶液发出的腐蚀性蒸汽，例如氟化氢蒸气，对常规接触装置(例如滑动触头等)的攻击。以这种方式可以减少用于执行该方法的设备的停机和维护周期。
在一个改进方案中，在所述多个罐中设置在连续设备从运输方向看的起始处的一个罐，并且在所述多个罐中沿着连续设备的运输方向设置在连续设备的末端的一个罐中，电流是来自还是流向设置在这些罐中的电极，取决于半导体材料的位置。因此，电流流入设置在连续设备的起始处的罐中和流入设置在连续设备的端部处的罐中是根据半导体材料的位置而接通和断开的。以这种方式，可以补偿所形成的纹理中的不均匀性，这种不均匀性是由于需要引导半导体材料或基板的顶端首先通过设置在连续设备的开始处的罐，再使顶部到达第二个罐并可以开始电化学蚀刻。因此，仍然位于设置在连续设备的起始处的罐中的半导体材料或基板的下部部分被纹理化，而顶部区域首先保持未被纹理化。在设置在连续设备末端的所述多个罐的罐中，在顶部和下部的处理中出现类似的不平衡。在通过该连续设备之后，半导体材料或基板因此在一个中间区域中，在不同于顶部区域和端部区域中被电化学蚀刻的时期里，被电化学蚀刻。这些不平衡，可以通过根据半导体材料的位置以上述方式控制设置在开始处的罐和设置在末端的罐中的电流，来得到补偿。
补偿所述不平衡的另一种方法，是通过开环或闭环控制来控制电流的传导，从而使得在所述多个罐的每一个中，在特定罐中与蚀刻溶液接触的半导体材料的表面的所述至少一部分的面积与在特定罐中流动的电流的比率是恒定的。对于特定罐，在表面的所述至少一部分与该特定罐中的蚀刻溶液接触的时期里，该恒定条件是得到了满足的。如果考虑所述多个罐中的一个单个罐，则这对该单个罐意味着：如果该单个罐中的蚀刻溶液与半导体材料的表面的所述至少一部分接触，则对该罐，该恒定条件得到了满足。对于这个单独的罐，恒定条件是半导体材料的表面的与该单独的罐中的蚀刻溶液接触的所述至少一部分的面积与在该单独的罐中流动的电流的比率是恒定的。
在上述不同长度的时间段的电化学蚀刻的情况下，为了简单起见，已经假设，在多个罐中的每个罐中，在该罐中的蚀刻溶液，至少有时与设置在多个罐中的一个相邻罐中的蚀刻溶液同时地，与半导体材料的表面的所述至少一部分表面相接触。这不是绝对必要的，但能够实现相对简单且不复杂的方法方案。
其中存在电化学蚀刻和与其中的蚀刻溶液同时接触的相邻的罐对越多，电化学蚀刻时上述的不平衡就越小。半导体材料沿输送方向被输送通过连续设备的输送速度的加大也可以减小所述不平衡。如果目标是半导体材料的表面的至少一部分表面的处理时间短和由此而来的高密度，则所述不平衡是不可忽略的。消除所述不平衡的另一种方法是使多个罐中设置在连续设备开始处的罐的长度和设置在连续设备的末端的罐的长度相匹配。术语“长度”是指所涉及的罐沿着输送方向的长度。在下文中更详细地描述该选项。
在一种替代变型中，在连续设备中的半导体材料被输送通过包含蚀刻溶液的罐，在该蚀刻溶液中设置有负电极。这里，半导体材料的表面的所述至少一部分与蚀刻溶液接触。在此期间，表面的所述至少一部分以导电方式连接到电源的正极，并且电流从正极传导到负极。半导体材料的表面的所述至少一部分与正极的导电连接原则上可以以本身已知的任何方式实现，例如通过包括在连续设备中的滑动触点或接触臂。
与使用包含氟化氢和硝酸的蚀刻溶液的、本身已知的湿化学纹理化方法相比，在本发明的方法中，电化学蚀刻操作进行得更缓慢。因此电化学蚀刻优选超过八分钟。
在这种背景下，已经发现有利的是，在本发明的方法的一种改进方案中，首先以上述方式之一对半导体材料的表面的所述至少一部分进行电化学蚀刻。随后，用含有氟化氢和硝酸的纹理蚀刻水溶液对半导体材料的表面的所述至少一部分进行蚀刻。以这种方式，特别是在金刚石线锯切的半导体材料的情况下，可以以减小的方法持续时间产生良好的纹理。已经发现，在初始电化学蚀刻中，一至两分钟的蚀刻时间在这方面是有用的。
特别优选的是，在用所述的纹理蚀刻水溶液进行的蚀刻之后，进行另一电化学蚀刻。在该电化学蚀刻步骤的情况下，也已经发现一到两分钟的蚀刻时间是有用的。如已经发现的，通过这种新的电化学蚀刻操作，可以进一步减少入射光在半导体材料的表面的所述至少一部分上的反射。
在本发明的方法的另一变型中，在电化学蚀刻之前，用含有氟化氢和硝酸的纹理蚀刻水溶液对半导体材料的表面的所述至少一部分进行蚀刻。已经发现，以这种方式，在适当的应用中，同样可以将方法持续时间的缩短与令人满意的纹理化相结合，尤其是在金刚石线锯切的半导体材料中。在该变型中，优选的是使电化学蚀刻持续一至两分钟。
此外，已经发现，有利的是，在各个应用中，以所述方式之一把电化学蚀刻与借助纹理蚀刻水溶液的蚀刻结合起来，以确保半导体材料上的锯切损伤被完全去除。
本发明的设备具有输送设备，通过该输送设备，待处理的物体可沿着一个输送方向被输送。另外，以沿着输送方向相继的方式设置有多个罐，每个罐包含处理液且每个罐中设置有至少一个电极。
借助于该设备，本发明的方法以连续方法的方式实施。所提供的处理液可以是一种蚀刻溶液，优选酸性蚀刻溶液，更优选含氟化氢的蚀刻溶液。
在一个改进方案中，在沿着输送方向的多个相继的罐中的任意两个直接相邻的罐中，属于这两个直接相邻的罐中的第一罐的至少一个电极具有第一极性，且属于这两个直接相邻的罐中的第二个罐的至少一个电极具有与第一极性相反的第二极性。这里，多个罐中的两个直接相邻的罐被理解为多个罐中没有其他罐被设置在它们之间。其他部件，例如输送辊，可能被设置在两个直接相邻的罐之间。在该配置变型的情况下，待处理物体的一部分可在电化学蚀刻操作中被用作电极。可以省去传统的接触连接装置，例如滑动接触件。
有利地，沿着输送方向的多个相继的罐中沿着输送方向看的第一个罐和沿着输送方向的多个相继的罐中沿着输送方向看的最后一个罐具有沿着输送方向延伸的长度，该长度不同于其他多个相继的罐的沿着输送方向的长度。第一个罐和最后一个罐的这些长度优选地是被延长的。以这种方式，可以在附加复杂度低的情况下补偿上述效果，该效果即待处理物体的不同区域被电化学蚀刻了不同的时间长度。除了沿着输送方向的多个相继的罐中的第一个罐和最后一个罐之外，沿着输送方向相继设置的所有多个罐更优选地具有相同的长度。以这种方式可以减小制造复杂性。
在一个优选的变型中，除了第一个罐和最后一个罐之外，沿着输送方向相继设置的所有多个罐具有沿着输送方向延伸的相同长度和沿着输送方向延伸的相同的开口长度P。多个罐中的所述两个直接相邻的罐各自彼此间隔一个长度T。第一个罐和最后一个罐的开口长度比多个罐的所述其他罐延长了一个差长度L。在待处理的物体具有沿着输送方向延伸的长度O的情况下，这由下式确定：
L＝O-2T–P–C。
这里C是以工艺和/或材料相关方式选择从而使得待处理基板表面上的任何点都被处理相同的时间的一个参数。已经发现，利用该设备，可以基本上消除处理时间或电化学蚀刻时间上的所述不平衡。对于参数C，已发现0和2的值是有用的，尤其是在硅基板和硅太阳能电池基板的处理中。
下面通过附图详细说明本发明。在适当的情况下，具有相同效果的元件被赋予相同的附图标记。本发明不限于图中所示的工作实例-甚至在功能特征的层面上也是如此。到目前为止的描述以及随后的对附图的描述包含许多特征，其中一些特征在一些情况下在从属权利要求中被表述。然而，这些特征以及以上和随后的附图说明中公开的所有其他特征也可由本领域技术人员单独考虑和组合以提供可行的进一步组合。更具体地，所提到的所有特征均可单独地和以任何适当组合的方式与独立权利要求的方法和/或设备相结合。在附图中：
图1是本发明的方法和本发明的设备的第一工作实例的示意图。
图2是本发明的设备和本发明的方法的第二工作实例的示意图。
图3是本发明的方法的第三工作实例的示意图。
图4是本发明的方法的第四工作实例的流程图。
图5是本发明的方法的第五工作实例的流程图。
图6是本发明的方法的第六工作实例的流程图。
图1以示意示出了本发明的方法的第一工作示例和用于执行所述方法的本发明设备的第一工作示例。所示的连续设备1具有输送设备，该输送设备具有作为基本部分的输送辊59，在本实施例中即硅太阳能电池基板2的物体在输送辊59上沿着输送方向57被输送通过连续设备1。为了更清楚起见，未示出运输设备的其他已知部分。多个罐42a至42f被沿着传送方向57相继地设置。这些罐每个都盛有一种处理液，在本工作例中这些处理液是含氟化氢的蚀刻溶液6，在罐中设置有电极14，18。相邻每两个罐42a至42f具有不同极性的电极14,16。因此，罐42a中的负电极14之后是罐42b中的正电极18。这同样适用于其他罐42c至42f。负电极14通过到负极的馈线12连接到电源8的负极10。相应地，正电极通过到正极的馈线11连接到电源8的正极9。根据应用和方法的方案，在馈先11、12的情况下，可以为电极14,18的每一个提供单独的馈线，或者相同极性的多个电极14、18由共同的馈线馈送电力。通过连接到电源8的控制装置20来控制电力供应，其中控制装置20也可以以闭环控制装置的方式实施。
连续设备1用于硅太阳能电池基板2的单面处理，更具体地用于单面纹理化。硅太阳能电池基板2的下侧的面4，或简称其下侧，与罐42a至42f中的蚀刻溶液6接触。为此，通过流体泵55将蚀刻溶液从一个收集罐40通过管道56不断泵送进罐42a至42f。结果，在罐42a至42f中建立了与硅太阳能电池基板2的下侧上的面4接触的液面53，该液面53比收集罐40的液面更高。溢出的蚀刻溶液51从罐42a至42f流出并进入收集罐40并且因此可以再次被送回罐42a至42f。
设置在罐42a至42f中的蚀刻溶液用作电解质并在硅太阳能电池基板2的下侧上的面4与设置在罐42a至42f中的电极14,18之间形成导电连接，因此最终连接到电源8的负极10和正极9。如果硅太阳能电池基板沿着传送方向57被传送通过连续设备1，则硅太阳能电池基板下侧的面4有时同时与沿着传送方向57相继排列的罐42a至42f中的两个罐的蚀刻溶液6同时接触。图1的图示说明了这种连接。硅太阳能电池基板下侧的面4的右手部分与来自罐42b、42d和42f的蚀刻溶液接触，而左手部分与来自罐42a、42c和42e的蚀刻溶液接触。下侧上的面4的右手部分经由蚀刻溶液6将硅太阳能电池基板以导电方式连接到正电极18并因此连接到电源的正极9。结果，下侧的面的左侧部分起到了罐42a、42c、42e中的正电极16的作用。因此，电流从电流源8的正极9经由硅太阳能电池基板2传导到电流源8的负极10，并且下侧的面4在用作正电极的部分16中被电化学蚀刻。这形成了微孔半导体结构。原则上，也可以形成微孔或介孔结构。这些结构构成了纹理，因此硅太阳能电池基板下侧的面4具有纹理。
如果在图1的图示中将硅太阳能电池基板2从左侧输送到连续设备1中，则其下侧的面4首先仅与罐42a中的蚀刻溶液6接触。一旦硅太阳能电池基板2没有与电源8的正极9有任何导电连接，就不会建立电化学蚀刻操作。仅当硅太阳能电池基板2的右手部分到达罐42b时，电流才能从正极9通过罐42a到达负极10，且电化学蚀刻操作得以进行。结果，硅太阳能电池基板的右手部分(也可称为顶端)在罐42a中未被电化学蚀刻。在最后的罐42f中在下侧上的面4的不同部分的蚀刻中也有类似的不平衡。为了消除这种不平衡，在图1的工作实例中，第一罐42a和最后罐42f，相比具有一个均匀长度和一个均匀开口长度P 22的其他罐42b至42e，延长了一个长度差L 26。这是根据待处理且更具体地是要纹理化的硅太阳能电池基板2的长度O 28和具有所述开口长度P 22的罐42a至f的均匀间隔开的间隔T 24，通过以下公式，计算出来的：
L＝O-2T–P–C。
C是以上述方式适当选择的一个参数。在图1的工作示例中，为其选择了值0。
两个相邻的罐42a至42f之间的间隔T的作用是，在两个罐42a至42f之间的区域中，硅太阳能电池基板2的下侧上的面4不与蚀刻溶液6接触。这样，可以避免相邻的罐42a至42f之间的短路。为了增加短路防护，在图1的工作实例中，在每个罐42a至42f的下游提供了一个可选的气刀61，通过该气刀61可以吹掉剩余的蚀刻溶液。
图2示出了本发明的方法以及本发明的设备的另一个工作实例。所示的连续设备30与图1中的连续设备1的不同之处在于，提供了均匀长度的罐62a至62f。另外提供的是通过控制装置20连接的位置检测装置32a、32f。为了清楚起见，在图2中省略了这些连接的表示。借助于所提到的位置检测装置32a、32f，硅太阳能电池基板2的位置得到了检测，且借助于电流控制器20根据该位置控制了罐62a和62f中的电流流动。以这种方式，可以补偿罐62a和62f中的硅太阳能电池基板的左边、中间和右边区域的电化学蚀刻或纹理化中的上述不平衡。
图3以示意图示出了本发明的方法的另一个工作实例。与图1和2的实例不同，这里仅提供了一个罐72。该罐也是由流体泵从收集罐74供给，因此这里也有溢流的蚀刻溶液51。为了清楚起见，在图3中省略了流体泵和相关管道的显示。图3示出了一个连续设备，其中硅太阳能电池基板2以及其下侧的面4通过连接到正极的馈线11连接到电源的正极9。然而，与图1和图2中的连续设备不同，每个硅太阳能电池基板2都需要一个接触装置。为此，原则上存在多种选择，因此在图3中未显示出接触装置。例如，可以提供与硅太阳能电池基板2一起运行的接触臂或滑动触点。在图3的工作示例中，在电流源8接通的情况下，如果至少一个硅太阳能电池基板至少部分地存在于罐72的上方，则电流就从正极9持续地传导到负极。
图4的流程图示出了本发明的方法的另一个工作实例。在该工作实例中，首先用金刚石线锯从硅体(例如硅块)切割80出硅太阳能电池基板。随后，硅太阳能电池基板的切割面被电化学纹理化82。这可以例如用图1至3所示的工作实例中的方法之一来实现。这里可以使用在各个工作实例中以示意形式显示的连续设备1、30、70。已经发现本发明的方法以及本发明的设备在对用金刚石线锯切割的半导体材料(尤其是硅太阳能电池基板)的纹理化上是特别有利的。
如上所述，在根据本发明的电化学蚀刻中蚀刻速率相对较低。因此，在图5的流程图所示的工作实例中，提出了一到两分钟的初始电化学蚀刻84。这可以通过例如图1至3中所示的方法和设备来实现。然后用含有氟化氢和硝酸的纹理蚀刻水溶液进行的纹理蚀刻86。通过该方法变型，在金刚石线锯切的半导体材料的情况下也可以可靠地产生具有低反射的纹理。为了进一步减小反射，图5的工作实例提供了在一到两分钟的持续时间内的另一电化学蚀刻操作88的可选步骤。类似于初始电化学蚀刻，该方法步骤也可以用图1至3所示的方法实施例和设备实施例进行。
图6使用流程图说明了本发明方法的另一个工作实例。这与图5的不同之处主要在于用纹理蚀刻水溶液进行的初始纹理蚀刻90之后进行了一到两分钟的电化学蚀刻92。该电化学蚀刻也可以用例如图1至3所示的方法和设备来进行。
附图标记：
1 连续设备
2 硅太阳能电池基板
4 下侧上的面
6 蚀刻溶液
8 电源
9 正极
10 负极
11 正极馈线
12 负极馈线
14 负电极
16 用作正电极的部分
18 正电极
20 控制装置
22 开口长度P
24 罐间隔T
26 长度差L
28 硅太阳能电池基板的长度O
30 连续设备
32a 位置检测装置
32f 位置检测装置
40 收集罐
42A-42F 罐
51 溢出的蚀刻溶液
53 液面
55 流体泵
56 管线
57 输送方向
59 输送辊
61 气刀
62A-62F 罐
70 连续设备
72 罐
74 收集罐
80 用金刚石线锯从硅块切割硅太阳能电池基板
82 切割面的电化学纹理化
84 电化学蚀刻1至2分钟
86 用纹理蚀刻水溶液进行纹理蚀刻
88 电化学蚀刻1至2分钟
90 用纹理蚀刻水溶液进行纹理蚀刻
92 电化学蚀刻1至2分钟
Claims (15)
1.一种对半导体材料(2)的表面的至少一部分(4)进行纹理化的方法，其中：
使表面的所述至少一部分(4)与蚀刻溶液(6)接触；
其特征在于
表面的所述至少一部分(4)以导电方式连接到电源(8)的正极(9)并被用作正电极(16)；
设置在蚀刻溶液(6)中的负电极(14)以导电方式连接到电源(8)的负极(10)；
电流从正极(9)传导到负极(10)，且以这种方式表面的所述至少一部分(4)被电化学蚀刻。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
基本上只有半导体材料(2)下侧的面(4)被纹理化，且为此目的基本上只有所述下侧的面(4)与蚀刻溶液(6)接触。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
优选是太阳能电池基板(2)的基板(2)的表面的至少一部分(4)被纹理化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
电化学蚀刻形成具有尺寸在0.2至3μm范围内的结构的微孔半导体材料结构。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：使用含有至少一种表面活性剂的蚀刻溶液(6)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
所述半导体材料(2)是用线锯从半导体材料体上切下(80)的，且半导体材料(2)的切割面(4)随后被纹理化(82)，所使用的线锯(80)优选是金刚石线锯。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
在连续设备(1；30)中，半导体材料(2)被输送通过盛有蚀刻溶液(6)的、沿着输送方向(57)相继地设置的多个罐(42a-42f；62a-62f)；
半导体材料(2)表面的所述至少一部分(4)有时与来自沿着运输方向(57)相继设置的两个罐(42a，42b；42c，42d；42e，42f)的蚀刻溶液(6)同时接触；
在与来自所述两个罐(42a，42b；42c，42d；42e，42f)的蚀刻溶液同时接触期间，在所述两个罐(42a，42b；42c，42d；42e，42f)中的第一个罐(42b，42d，42f)中的蚀刻溶液(6)中设置的一个正电极(18)至少有时以导电方式连接到电源的正极(9)，且在所述两个罐(42a，42b；42c，42d；42e，42f)中的第二个罐(42a，42c，42e)中，设置在蚀刻溶液(6)中的负电极(14)以导电方式连接到电源(8)的负极(10)，且电流从设置在第一罐(42b，42d，42f)中的正电极(18)通过半导体材料(2)传导到设置在第二罐(42a，42c，42e)中的负电极(14)。
8.如权利要求7所述的方法，特征在于，
在所述多个罐(62a-62f)中设置在连续设备(30)的沿着输送方向(57)看的开始处的一个罐(62a)中，和在所述多个罐(62a)中设置在连续设备(1)的沿着输送方向(57)的末端处的一个罐(62f)中，电流流出或流向设置在这些罐(62a，62f)中的电极(14,16)的方式取决于半导体材料(2)的位置。
9.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于：
在连续设备(70)中，所述半导体材料被输送通过包含蚀刻溶液(6)且其中设置有所述负电极(14)的罐(72)，同时半导体材料(2)的表面的所述至少一部分(4)与蚀刻溶液(6)接触；
在此过程中，所述表面的所述至少一部分(4)以导电方式连接到电源的正极(9)，且电流从正极(9)传导到负极(10)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
首先对半导体材料(2)的表面的所述至少一部分(4)进行电化学蚀刻(84)；
随后用含有氟化氢和硝酸的纹理蚀刻水溶液蚀刻(86)半导体材料(2)的表面的所述至少一部分(4)；
优选地，再次进行电化学蚀刻(88)。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于：
在电化学蚀刻(92)之前，用含有氟化氢和硝酸的纹理蚀刻水溶液(90)蚀刻半导体材料(2)的表面的所述至少一部分(4)。
12.一种用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法的设备(1；30)，包括：
输送装置(59)，通过该运输装置，待处理的物体(2)可沿着一个输送方向被输送(57)；
其特征在于：
沿输送方向(57)相继设置的多个罐(42a-42f；62a-62f)，该多个罐中的每个罐盛有处理液(6)，处理液中设置有至少一个电极(14,16)。
13.根据权利要求12所述的设备(1；30)，其特征在于：
在沿着输送方向(57)的多个相继的罐(42a-42f；62a-62f)中的任何两个直接相邻的罐(42a，42b；62a，62b)中，属于这两个直接相邻的罐(42a，42b；62a，62b)中的第一个罐(42a；62a)的至少一个电极(14)具有第一极性，且属于这两个直接相邻的罐(42a，42b；62a，62b)中的第二个罐(42b；62b)的至少一个电极(18)具有与第一极性相反的第二极性。
14.根据权利要求12和13中任一项所述的设备(1)，其特征在于：
沿着输送方向(57)的多个相继的罐(42a-42f)中沿着输送方向(57)的第一个罐(42a)和多个相继的罐(42a)中沿着输送方向(57)的最后一个罐(42f)具有沿着输送方向(57)延伸的长度，该长度与沿着输送方向(57)的其他多个相继的罐(42b-42e)沿着输送方向(57)延伸的长度不同并优选地是加长的。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：
除了第一个罐(42a)和最后一个罐(42f)之外，沿着输送方向(57)的多个相继的罐(42a-42f)的所有罐(42b-42e)具有沿输送方向(57)延伸的相同长度和沿输送方向(57)延伸的相同的开口长度P(22)；
所述多个罐(42a-42f)的两个直接相邻的罐(42a，42b；42c，42d；42e，42f)各自彼此间隔一个长度T(24)；
第一个和最后一个罐(42a，42f)的开口长度比所述多个罐(42a-42f)中的其他罐(42b-42e)延长了一个差长度L(26)，在待处理对象(2)具有沿着传送方向(57)延伸的长度O(20)的情况下，该差长度由L＝O-2T-P-C确定；
其中C是以依赖于工艺和/或材料的方式进行选择以使得待处理的基板表面上的任意一点被处理的时间相同的参数。
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