CN114975650A - 一种单晶硅金字塔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种单晶硅金字塔及其制备方法，所述制备方法在制绒过程后，对单晶硅表面的金字塔结构进行圆角化处理，所述圆角化处理的过程为先采用对其表面进行热氧处理得到氧化层，之后采用酸性洗剂去除氧化层。本发明通过对硅片进行热氧化及去氧化层的操作，对绒面金字塔棱角进行圆化，可以使硅片在扩散过程中得到更均匀的PN结，使硅片在沉积时得到更加均匀的钝化膜，降低缺陷态密度，提高硅片的钝化质量和少子寿命，从而获得更高的电池转换效率。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件生产技术领域，具体涉及一种单晶硅金字塔顶角圆化的制备方法。
背景技术
硅片是太阳能电池片的重要组成部件，在硅片表面形成金字塔形结构称为制绒过程，金字塔结构主要利用硅的各向异性腐蚀特性，通过控制碱液的浓度实现硅的不同晶面上不同的腐蚀速度，在硅表面形成金字塔状的结构，实现对入射光的减反。
碱性溶液对不同晶面的腐蚀速率不同，如图5所示，晶面指数为100表面的腐蚀速率比晶面指数为111表面的腐蚀率大十倍以上。因此晶面指数为100通过各向异性腐蚀特性腐蚀晶体硅晶片，最后在表面上形成若干个四个侧锥体，即“金字塔”结构。
由于金字塔棱角过于尖锐，尖端部分与其他部位在扩散过程中不可避免地将造成PN结深度不一，使金字塔形成不均匀的PN结。
尖锐的棱角亦会导致棱角区域与与其他部位钝化膜沉积效果存在差别，由于尖端区域更易沉积，最终形成不均匀的钝化膜及较差的电极接触。
发明内容
为了解决上述背景技术中的问题，本发明的目的是提供一种单晶硅金字塔顶角圆化的制备方法，对金字塔进行热氧化处理后，通过对金字塔的进行去氧化层处理，可以使金字塔得到圆化，减少金字塔棱角的尖锐对于扩散PN结的附着及钝化膜沉积的影响。
本发明为一种单晶硅金字塔顶角圆化的制备方法，所述制备方法在制绒过程后，对单晶硅表面的金字塔结构进行圆角化处理，所述圆角化处理的过程为先采用对其表面进行热氧处理得到氧化层，之后采用酸性洗剂去除氧化层。
进一步的，所述热氧处理方式为在热氧化管式反应炉内对硅片进行氧化，通过调节氧气的流量、氧化温度、氧化时间，得到预设的氧化条件，生成符合预设条件的圆化的氧化层厚度。
进一步的，所述采用酸性洗剂去除氧化层具体为：
将热氧化后的单晶硅使用链式刻蚀机台对氧化层进行去除，通过调节氢氟酸、盐酸的混合溶液配比、反应的时间，达到预设的反应条件，生成符合预设条件的圆角化金字塔。
作为本申请的一种优选实施方案，所述氧化条件为：
S1，氧化温度700℃，氮气流量为10000sccm，无氧气流量，压力1060mbar，氧化时间为10s；
S2，氧化温度700℃，氮气流量为10000sccm，无氧气流量，压力1060mbar，氧化时间为 530s；
S3，氧化温度720℃，氮气流量为10000sccm，氧气流量4000sccm，压力1060mbar，氧化时间为600s；
S4，氧化温度720℃，氮气流量为10000sccm，氧气流量4000sccm，压力1060mbar，氧化时间为1065s；
S5，氧化温度600℃，氮气流量为10000sccm，无氧气流量，压力1060mbar，氧化时间为 710s；
S6，氧化温度700℃，氮气流量为2000sccm，无氧气流量，压力1060mbar，氧化时间为 10s。
作为本申请的一种优选实施方案，所述反应条件为：采用氢氟酸2份，盐酸1份以及去离子水20份配比混合而成的混合液，对氧化层进行去除，反应时间为120s。
基于上述方法，本申请还提供一种单晶硅金字塔，所述单晶硅片表面有金字塔状结构，所述金字塔状结构的剖面均为弧形圆角。
本申请的有益效果包含：
本发明通过对硅片进行热氧化及去氧化层的操作，对绒面金字塔棱角进行圆化，可以使硅片在扩散过程中得到更均匀的PN结，使硅片在沉积时得到更加均匀的钝化膜，降低缺陷态密度，提高硅片的钝化质量和少子寿命，从而获得更高的电池转换效率。
附图说明
图1是现有技术中金字塔的结构示意图；
图2是采用本申请制备方法制得的金字塔的结构示意图；
图3是金字塔圆化前的实物效果图；
图4是金字塔圆化后的实物效果图；
图5是碱性溶液对不同晶面的腐蚀速率对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
实施例1
如图1所示，本实施例为一种单晶硅金字塔顶角圆化的制备方法，所述制备方法在制绒过程后，对单晶硅表面的金字塔结构进行圆角化处理，所述圆角化处理的过程为先采用对其表面进行热氧处理得到氧化层，之后采用酸性洗剂去除氧化层。
进一步的，所述热氧处理方式为使用热氧化管式反应炉对硅片进行氧化，通过调节氧气的流量、氧化温度、氧化时间，得到预设的氧化条件，生成符合预设条件的圆化的氧化层厚度，本实施例中圆化的氧化层厚度约为2μm左右。
热氧化工艺如下：
| 步骤 | 时间 | T1(℃) | N2(sccm) | O2(sccm) | 压力(mbar) |
| 1 | 10 | 700 | 10000 | 0 | 1060 |
| 2 | 530 | 700 | 10000 | 0 | 1060 |
| 3 | 600 | 720 | 10000 | 4000 | 1060 |
| 4 | 1065 | 720 | 10000 | 4500 | 1060 |
| 5 | 710 | 600 | 10000 | 0 | 1060 |
| 6 | 10 | 700 | 2000 | 0 | 1060 |
所述采用酸性洗剂去除氧化层具体为：将热氧化后的单晶硅使用链式刻蚀机台对氧化层进行去除，通过调节氢氟酸、盐酸的混合溶液配比、反应的时间，达到预设的反应条件，生成符合预设条件的圆角化金字塔。
热氧工艺后进行去PSG工艺
设备:链式去PGD机台
去PSG工艺如下：
去PSG后最终得到圆化效果的金字塔结构。
步骤4：将圆化后的硅片进行扩散、SE等后续工艺。
实施例2
基于上述方法，本申请还提供一种单晶硅金字塔，所述单晶硅片表面有金字塔状结构，所述金字塔状结构的剖面均为弧形圆角。通过该方法制得的硅片进行反复试验对比，得到硅片的反射率情况如下表所示：
由于圆化后，绒面粗糙度增加，光反射率存在轻微的上升状况
上述样本的金字塔尺寸的变化情况如下：
圆化后金字塔高度降低，宽度略微减小。
将采用热氧化+刻蚀工艺制成的硅片应用在电池片中，将其效率与普通硅片进行对比，得到以下结果：
上表为使用圆角化工艺与常规工艺对比后的效率结果，每组为200pcs数据，精确对比后效率提升0.07％，主要体现在开压提高了2mV，填充因子提升了0.04％，电流略有下降，说明圆化后的金字塔具有更好的钝化特性。
上述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种单晶硅金字塔顶角圆化的制备方法，其特征在于：所述制备方法在制绒过程后，对单晶硅表面的金字塔结构进行圆角化处理，所述圆角化处理的过程为先采用对其表面进行热氧处理得到氧化层，之后采用酸性洗剂去除氧化层。
2.根据权利要求1所述的一种单晶硅金字塔顶角圆化的制备方法，其特征在于：所述热氧处理方式为在热氧化管式反应炉内对硅片进行氧化，通过调节氧气的流量、氧化温度、氧化时间，得到预设的氧化条件，生成符合预设条件的圆化的氧化层厚度。
3.根据权利要求2所述的一种单晶硅金字塔顶角圆化的制备方法，其特征在于：所述采用酸性洗剂去除氧化层具体为：
将热氧化后的单晶硅使用链式刻蚀机台对氧化层进行去除，通过调节氢氟酸、盐酸的混合溶液配比、反应的时间，达到预设的反应条件，生成符合预设条件的圆角化金字塔。
4.根据权利要求2或3所述的一种单晶硅金字塔顶角圆化的制备方法，其特征在于：所述氧化条件为：
S1，氧化温度700℃，氮气流量为10000 sccm，无氧气流量，压力1060 mbar，氧化时间为10s；
S2，氧化温度700℃，氮气流量为10000 sccm，无氧气流量，压力1060 mbar，氧化时间为530s；
S3，氧化温度720℃，氮气流量为10000 sccm，氧气流量4000 sccm，压力1060 mbar，氧化时间为600s；
S4，氧化温度720℃，氮气流量为10000 sccm，氧气流量4000 sccm，压力1060 mbar，氧化时间为1065s；
S5，氧化温度600℃，氮气流量为10000 sccm，无氧气流量，压力1060 mbar，氧化时间为710s；
S6，氧化温度700℃，氮气流量为2000 sccm，无氧气流量，压力1060 mbar，氧化时间为10s。
5.根据权利要求3所述的一种单晶硅金字塔顶角圆化的制备方法，其特征在于：所述反应条件为：采用氢氟酸2份，盐酸1份以及去离子水20份配比混合而成的混合液，对氧化层进行去除，反应时间为120s。
6.一种单晶硅金字塔，其特征在于：所述单晶硅片表面有金字塔状结构，所述金字塔状结构的剖面均为弧形圆角。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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