CN110416364A - 单晶perc背面碱刻蚀工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池生产领域，单晶PERC背面碱刻蚀工艺，背面去除PSG，在硅片正面采用水膜保护的条件下，利用氢氟酸水溶液中对硅片背面扩散后形成的PSG进行去除；去PSG中要防止正面过刻，否则后续进一步抛光时会破坏pn结；背面碱抛光，整个背面碱抛光过程控制硅片减重0.2±0.01g，背面碱抛光按照预清洗、碱抛光、碱清洗、酸清洗进行，预清洗过程采用氢氧化钾和双氧水溶液进行清洗，碱抛光采用化学辅助剂进行抛光，碱清洗采用氢氧化钾和双氧水溶液混合液进行清洗，酸清洗采用氢氟酸和盐酸混合水溶液进行。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产领域，特别涉及单晶PERC背面刻蚀领域。
背景技术
当前PERC电池片如火如荼，原本以硝酸、氢氟酸混合溶液为主的酸刻蚀清洗工艺，虽然在工艺导通、电池片成型方面已经攻克全部技术难题，但是由于工艺本身涉及到大量酸消耗，会产生大量的浓酸含氮污水，处理起来任务较重，成本也高。同时，混和酸溶液清洗中的酸耗量巨大，生产中也是一项巨额支出。
在不同刻蚀（抛光）工艺下，硅片表面的形貌也不同，酸抛光较之碱抛光的背面结构更加粗糙，并且反射率也会更低，在30%左右，而碱抛光的背面是一种趋向镜面的工艺模式，反射率在36%以上，表面平整度更高的往往更有利于背面钝化，在应用氧化铝做背面钝化的路线中，碱抛光后的结构具有更好的兼容性，从而在最终使电池片获得更高的转化效率。作为一种湿法刻蚀工艺，碱清洗同样存在相同的药液寿命问题，以及良率等问题，这些也需要在工艺进程中进行不断的完善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何克服背景技术的不足，保证单晶PERC电池片生产中的酸刻蚀清洗工艺向碱刻蚀工艺平稳过渡，提高背面钝化的效果（更优钝化方式的兼容性），提高电池片的转化效率，并且降低工艺成本。
本发明所采用的技术方案是：单晶PERC背面碱刻蚀工艺，在单晶PERC背面刻蚀过程中按照如下的步骤进行
步骤一、背面去除PSG，在硅片正面采用水膜保护的条件下，利用氢氟酸水溶液中对硅片背面扩散后形成的PSG进行去除；去PSG中要防止正面过刻，否则后续进一步抛光时会破坏pn结。
步骤二、背面碱抛光，整个背面碱抛光过程控制硅片减重0.2±0.01g，，背面碱抛光按照预清洗、碱抛光、碱清洗、酸清洗进行，预清洗过程采用氢氧化钾和双氧水溶液进行清洗，碱抛光采用化学辅助剂进行抛光，碱清洗采用氢氧化钾和双氧水溶液混合液进行清洗，酸清洗采用氢氟酸和盐酸混合水溶液进行。可以在槽式机中进行，使硅片经历预清洗、碱抛光（刻蚀）、碱清洗、酸洗完成背面抛光工艺过程；
步骤一中，氢氟酸水溶液中，氢氟酸质量百分比浓度为5%-10%。
步骤二中，预清洗工艺条件为，预清洗溶液中，氢氧化钾的质量百分比浓度为0.18%-0.22%，双氧水的质量百分比浓度为5%-6%，清洗时间为50-90s，温度为40℃。
步骤二中，碱抛光工艺条件为，化学辅助剂中氢氧化钾浓度为150克/升-280克/升，亚硝酸钾浓度为100克/升-150克/升，氟化钾浓度为1克/升-1.2克/升，磷酸钾浓度为10克/升-20克/升，溶剂为水，清抛光时间为3-4min，温度为70℃。
步骤二中，碱清洗工艺条件为，碱清洗溶液中，氢氧化钾的质量百分比浓度为0.38%-0.42%，双氧水的质量百分比浓度为5%-6%，清洗时间为,2-3 min，温度为60℃。
步骤二中，酸清洗工艺条件为，酸清洗溶液中，氢氟酸质量百分比浓度为9%-11%，盐酸质量百分比浓度为9%-11%，清洗2-3min。
本发明的有益效果是：成功完成酸刻蚀到碱刻蚀的工艺转换；节约工艺成本，也同时节约废液处理成本；提高了背面钝化的兼容性以及背面钝化的效果，提高电池片转化效率。在降低生产成本的同时也提高了电池片的光电转化效率，约0.15%（特别适用于与氧化铝钝化的配合），并且具有良好的产线适用性。
具体实施方式
单晶PERC背面碱刻蚀工艺，在单晶PERC背面刻蚀过程中按照如下的步骤进行
步骤一、背面去除PSG，采用链式湿法设备，在硅片正面采用水膜保护的条件下，利用氢氟酸水溶液中对硅片背面扩散后形成的PSG进行去除；去PSG中要防止正面过刻，否则后续进一步抛光时会破坏pn结，保证正面亲水，背面疏水。氢氟酸水溶液中，氢氟酸质量百分比浓度为5%-10%，当质量百分比浓度小于5%时，补液量约20mL/100pcs。
步骤二、背面碱抛光，整个背面碱抛光过程控制硅片减重0.2±0.01g，，背面碱抛光按照预清洗、碱抛光、碱清洗、酸清洗进行，预清洗过程采用氢氧化钾和双氧水溶液进行清洗，碱抛光采用化学辅助剂进行抛光，碱清洗采用氢氧化钾和双氧水溶液混合液进行清洗，酸清洗采用氢氟酸和盐酸混合水溶液进行。可以在槽式机中进行，使硅片经历预清洗、碱抛光（刻蚀）、碱清洗、酸洗完成背面抛光工艺过程；
步骤二中，预清洗工艺条件为，预清洗溶液中，氢氧化钾的质量百分比浓度为0.18%-0.22%，双氧水的质量百分比浓度为5%-6%，清洗时间为50-90s，温度为40℃。
步骤二中，碱抛光工艺条件为，化学辅助剂中氢氧化钾浓度为150克/升-280克/升，亚硝酸钾浓度为100克/升-150克/升，氟化钾浓度为1克/升-1.2克/升，磷酸钾浓度为10克/升-20克/升，溶剂为水，清抛光时间为3-4min，温度为70℃。
步骤二中，碱清洗工艺条件为，碱清洗溶液中，氢氧化钾的质量百分比浓度为0.38%-0.42%，双氧水的质量百分比浓度为5%-6%，清洗时间为,2-3 min，温度为60℃。
步骤二中，酸清洗工艺条件为，酸清洗溶液中，氢氟酸质量百分比浓度为9%-11%，盐酸质量百分比浓度为9%-11%，清洗2-3min。
每400片（后简称pcs）需要置换槽内5-10L溶液，保证刻蚀液的活性，另外需要保证前后清洗槽内的双氧水的浓度，从而保证硅片表面的清洁度。
抛光工艺槽需要严格的配补液，具体为碱液补充200mL/100pcs，化学辅助剂随着生产的不断进行为阶段性补液——在4000pcs以内，补液400mL/400pcs；在4000pcs-8000pcs，补液500mL/400pcs；在8000pcs-16000pcs以内，补液700mL/400pcs；刻蚀过程中，主工艺槽需要开启定量排液功能，每400pcs需要置换槽内5-10L溶液，保证刻蚀液的活性，另外需要保证前后清洗槽内的双氧水的体积比浓度维持在5%-6%。
在完成碱抛光等工艺后，按照常规单晶PERC电池片的工艺制程，即可完成。
Claims (6)
1.单晶PERC背面碱刻蚀工艺，其特征在于：在单晶PERC背面刻蚀过程中按照如下的步骤进行
步骤一、背面去除PSG，在硅片正面采用水膜保护的条件下，利用氢氟酸水溶液中对硅片背面扩散后形成的PSG进行去除；去PSG中要防止正面过刻，否则后续进一步抛光时会破坏pn结；
步骤二、背面碱抛光，整个背面碱抛光过程控制硅片减重0.2±0.01g，背面碱抛光按照预清洗、碱抛光、碱清洗、酸清洗进行，预清洗过程采用氢氧化钾和双氧水溶液进行清洗，碱抛光采用化学辅助剂进行抛光，碱清洗采用氢氧化钾和双氧水溶液混合液进行清洗，酸清洗采用氢氟酸和盐酸混合水溶液进行。
2.根据权利要求1所述的单晶PERC背面碱刻蚀工艺，其特征在于：步骤一中，氢氟酸水溶液中，氢氟酸质量百分比浓度为5%-10%。
3.根据权利要求1所述的单晶PERC背面碱刻蚀工艺，其特征在于：步骤二中，预清洗工艺条件为，预清洗溶液中，氢氧化钾的质量百分比浓度为0.18%-0.22%，双氧水的质量百分比浓度为5%-6%，清洗时间为50-90s，温度为40℃。
4.根据权利要求1所述的单晶PERC背面碱刻蚀工艺，其特征在于：步骤二中，碱抛光工艺条件为，化学辅助剂中氢氧化钾浓度为150克/升-280克/升，亚硝酸钾浓度为100克/升-150克/升，氟化钾浓度为1克/升-1.2克/升，磷酸钾浓度为10克/升-20克/升，溶剂为水，清抛光时间为3-4min，温度为70℃。
5.根据权利要求1所述的单晶PERC背面碱刻蚀工艺，其特征在于：步骤二中，碱清洗工艺条件为，碱清洗溶液中，氢氧化钾的质量百分比浓度为0.38%-0.42%，双氧水的质量百分比浓度为5%-6%，清洗时间为,2-3 min，温度为60℃。
6.根据权利要求1所述的单晶PERC背面碱刻蚀工艺，其特征在于：步骤二中，酸清洗工艺条件为，酸清洗溶液中，氢氟酸质量百分比浓度为9%-11%，盐酸质量百分比浓度为9%-11%，清洗2-3min。
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