CN116844937A - 硅片的rca清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种硅片的RCA清洗方法，涉及太阳能电池片清洗技术领域。该RCA清洗方法包括：碱抛步骤：放置所述硅片至第一碱性溶液中，以去除所述硅片的正面和侧面绕镀的多晶硅层，使所述硅片的所述侧面的第一塔基的尺寸大于所述硅片的背面的第二塔基的尺寸；清洗步骤：冲洗已经脱附的杂质及所述硅片表面残留的所述第一碱性溶液，并去除附着在所述硅片表面的所述第一碱性溶液中的有机物；慢提拉步骤：慢提所述硅片，以进行预脱水；烘干步骤、烘干所述硅片表面残留的水分。该方案能够解决目前太阳能电池片的背面反射率较低以及侧面易漏电的的问题。
Description
技术领域
本申请属于太阳能电池片清洗技术领域，具体涉及一种硅片的RCA清洗方法。
背景技术
随着光伏电池的快速发展，降本增效已经成为光伏电池的关注点之一。硅片到TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)太阳能电池片(以下简称太阳能电池片)的主要生产工艺有制绒、硼扩散、BSG(Borosilicate Glass，磷硅玻璃)+碱抛、LPCVD(Low-Pressure Chemical Vapor Deposition，低压化学气相沉积)、磷扩散、PSG(Phospho Silicate Glass，磷硅玻璃)+RCA清洗、ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)、正镀、背镀、丝网印刷、成品检测，其中，碱抛工艺是太阳能电池片制造过程中不可缺少的一部分。
目前，槽式清洗在提高太阳能电池片的效率和良品率上有着显著的优势。在太阳能电池片的制造过程中，扩散阶段需在硅片的正面和背面进行参杂，与此同时硅片的侧面也不可避免地参入了一定量的杂质，当杂质的正负极导通后将导致太阳能电池片漏电，背面的杂质将导致太阳能电池片的反射率较低，从而降低太阳能电池片的良品率和效率。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种硅片的RCA清洗方法，能够解决目前太阳能电池片的背面反射率较低以及侧面易漏电的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
本申请实施例提供了一种硅片的RCA清洗方法，包括：
碱抛步骤：放置所述硅片至第一碱性溶液中，以去除所述硅片的正面和侧面绕镀的多晶硅层，使所述硅片的侧面的第一塔基的尺寸大于所述硅片的背面的第二塔基的尺寸；
清洗步骤：冲洗已经脱附的杂质及所述硅片表面残留的所述第一碱性溶液，并去除附着在所述硅片表面的所述第一碱性溶液中的有机物；
慢提拉步骤：慢提所述硅片，以进行预脱水；烘干步骤、烘干所述硅片表面残留的水分。
在本申请实施例中，将硅片放置到第一碱性溶液中，第一碱性溶液与硅片的正面的BSG和背面的PSG结合形成保护层，而硅片的正面和侧面绕镀的多晶硅层与第一碱性溶液反应，以去除该部分多晶硅层，即将硅片的背面和侧面的金字塔绒面进行抛光，从而避免侧面的杂质正负极导通，进而避免太阳能电池片漏电，对背面抛光可以增大反射率；另外，对硅片的侧面的第一塔基进行清洗，以使硅片的侧面塔基的平均尺寸大于背面塔基的平均尺寸(背面塔基为8-12um，侧面塔基为12-20um)，以进一步改善太阳能电池片的侧面易漏电的问题，进而增加太阳能电池片的开路电压和短路电流，提高太阳能电池片的良品率和效率。
附图说明
图1为本申请实施例公开的硅片的RCA清洗方法的流程图；
图2为本申请实施例公开的硅片的结构示意图；
图3为本申请实施例公开的第二塔基的结构示意图；
图4为本申请实施例公开的第一塔基的结构示意图。
附图标记说明：
100-硅片、110-正面、120-背面、121-第二塔基、130-侧面、131-第一塔基。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的硅片的RCA清洗方法进行详细地说明。
参考图1至图4，本申请实施例公开一种硅片的RCA清洗方法，包括：
S100、碱抛步骤：放置硅片100至第一碱性溶液中，以去除硅片100的正面110和侧面130绕镀的多晶硅层，使硅片100的侧面130的第一塔基131的尺寸大于硅片100的背面120的第二塔基121的尺寸。
可选地，这里的第一塔基131和第二塔基121可以为金字塔形结构，第一塔基131的尺寸具体指第一塔基131的基底与硅片100的基底的连接面积，可选地，当第一塔基131的基底与硅片100的基底的连接面为矩形时，这里的第一塔基131的尺寸可以具体为该第一塔基131的基底的长度和宽度的乘积；这里的第二塔基121的尺寸具体指第二塔基121的基底与硅片100的基底的连接面积，可选地，当第二塔基121的基底与硅片100的基底的连接面为矩形时，这里的第二塔基121的尺寸可以具体为该第二塔基121的基底的长度和宽度的乘积。
S200、清洗步骤：冲洗已经脱附的杂质及硅片100表面残留的第一碱性溶液，并去除附着在硅片100表面的第一碱性溶液中的有机物。
S300、慢提拉步骤：慢提硅片100，以进行预脱水。
通过花篮将硅片100从第一碱性溶液中提出，使硅片100不再继续与第一碱性溶液反应。
S400、烘干步骤、烘干硅片100表面残留的水分。
在本申请实施例中，将硅片100放置到第一碱性溶液中，第一碱性溶液与硅片100的正面110的BSG和背面120的PSG结合形成保护层，而硅片100的正面110和侧面130绕镀的多晶硅层与第一碱性溶液反应，以去除该部分多晶硅层，即将硅片100的背面120和侧面130的金字塔绒面进行抛光，从而避免侧面130的杂质正负极导通，进而避免太阳能电池片漏电，对背面120抛光可以增大其反射率；另外，对硅片100的侧面130的第一塔基131进行清洗，以使硅片100的侧面塔基的平均尺寸大于背面塔基的平均尺寸(背面塔基为8-12um，侧面塔基为12-20um)，以进一步改善太阳能电池片的侧面130易漏电的问题，进而增加太阳能电池片的开路电压和短路电流，提高太阳能电池片的良品率和效率。
可选地，本申请中硅片100在第一碱性溶液中清洗后，其侧面130的第一塔基131的基底的长度和宽度均可以为12-20微米，背面120的第二塔基121的基底的长度和宽度均可以为8-12微米，从而提高硅片100的工艺匹配性。
一种可选的实施例中，步骤S200中：第一碱性溶液包括浓度为4％～5％的NaOH和浓度为0.5％～1％的添加剂，添加剂用于与硅片100的正面110的BSG和背面120的PSG结合形成保护层，NaOH的浓度设置为4％～5％，有利于提升第一塔基131的腐蚀效果，以便于进行其它工艺步骤。当然，第一碱性溶液中的NaOH的浓度也可以小于4％，此时第一塔基131的腐蚀效果较差，抛光较慢；或者，第一碱性溶液中的NaOH的浓度可以大于5％，此时第一碱性溶液的腐蚀性能较强，溶解速率较大，抛光较快，容易产生腐蚀坑，因此，第一碱性溶液中的NaOH的浓度优选为4％～5％。
可选地，添加剂的浓度可以小于0.5％，此时形成的保护层较薄，容易被NaOH溶解进而损坏硅片100；或者，添加剂的浓度可以大于1％，此时形成的保护层较厚，在碱抛工序结束后不容易清除，且造成添加剂的浪费，因此，第一碱性溶液中的添加剂浓度优选0.5％～1％，在保护硅片100的基础上，便于后期的清洗工作。
由于添加剂中含有大量的有机物，而有机物在高温下易分解，故可选地，第一碱性溶液的温度可以为65℃～70℃，从而保护有机物，提高添加剂的利用率；当然第一碱性溶液的温度如果过低，容易导致添加剂反应时间过长。
可选地，步骤S200的工艺时间可以为310s，以便于保护层的形成，同时也可以确保NaOH充分清洗第一塔基130，避免时间过短清洗不充分，或者时间过长造成腐蚀过度。
需要说明的是，第一碱性溶液中的NaOH的浓度、添加剂的浓度、溶液温度和工艺时间均可以根据实际需要进行灵活调整，本申请实施例对此不作具体限制。
另一种可选的实施例中，步骤S200之前，还包括：
S500、检测第一碱性溶液中的NaOH的浓度是否满足预设值。
这里的预设值可以为前文所述的4％～5％，当然也可以为其它数值范围或固定数值，本申请实施例对此不作具体限制。
S600、当第一碱性溶液中的NaOH的浓度不满足预设值时，向第一碱性溶液中补充NaOH。
在RCA清洗过程中，花篮中放置了多个硅片100，当该部分硅片100与槽内的第一碱性溶液反应后，第一碱性溶液中的NaOH被消耗，故第一碱性溶液中的NaOH的浓度必然会降低，此时通过检测第一碱性溶液中的NaOH的浓度是否满足预设值，当第一碱性溶液中的NaOH的浓度不满足预设值时，向第一碱性溶液中补充NaOH，以使第一碱性溶液中NaOH的浓度满足预设值，从而确保每一批次的硅片100的碱抛效果，从而提高太阳能电池的良品率。
又一种可选的实施例中，前文所述的杂质包括第一杂质和第二杂质，步骤S300具体包括：
S310、第一水洗步骤：冲洗已经脱附的第一杂质及硅片100表面残留的第一碱性溶液。
这里的第一杂质主要包括第一碱性溶液分别与多晶硅层和侧面130的第一塔基131反应后产生的固体颗粒。
S320、第一碱洗步骤：将硅片100放入第二碱性溶液中，以去除硅片100表面残留的第一碱性溶液中的部分有机物。
第一碱性溶液与硅片100的正面110的BSG和背面120的PSG结合形成的保护层在完成碱抛工序后需清洗掉，以便于太阳能电池片的能量收集，因此，这里的有机物主要包括第一碱性溶液与硅片100的正面110的BSG和背面120的PSG结合形成的保护层等结构，当然还可以包括其他附着在硅片100表面的多余有机物。
S330、第二水洗步骤：冲洗已经脱附的第二杂质及硅片100表面残留的第二碱性溶液。
这里的第二杂质主要包括第二碱性溶液与硅片100表面的有机物反应产生的固体颗粒。
该方案将硅片100放入第二碱性溶液中，第二碱性溶液将硅片100表面的有机物溶解，以去除硅片100表面残留的第一碱性溶液中的添加剂中的有机物，从而提升硅片100表面的清洁度，进而提升太阳能电池片的工作效率。
可选地，步骤S320中：第二碱性溶液包括浓度为0.5％～1％的NaOH和浓度为2％～3％的H2O2，第二碱性溶液可以与硅片100表面残留的第一碱性溶液中的添加剂中的有机物充分反应，从而进一步提升硅片100的清洁度，与此同时在H2O2的氧化作用下，硅片100表面的有机物被分解成CO2、H2O而被去除。当然，NaOH的浓度也可以小于0.5％，此时第二碱性溶液的腐蚀效果较差，导致有机物溶解不完全；或者，NaOH的浓度也可以大于1％，此时第二碱性溶液的溶解速度过快，容易产生腐蚀坑，因此，第二碱性溶液中的NaOH的浓度优选0.5％～1％。
可选地，第二碱性溶液的温度可以为65℃～70℃，避免温度过高导致硅片表面的金属离子浓度过高，不便于后续清洗；或者，第二碱性溶液的温度如果过低，容易导致反应时间过长，清洗效率较低。
可选地，步骤S320的工艺时间可以为90s，以便有机物充分溶解，避免时间过短溶解不充分，或者时间过长造成腐蚀过度。
需要说明的是，第二碱性溶液中的NaOH的浓度、H2O2的浓度、溶液温度和工艺时间也可以根据实际需要进行灵活调整，本申请实施例对此不作具体限制。
再一可选的实施例中，前文所述的杂质还包括第三杂质，步骤S330之后，还包括：
S340、第一酸洗步骤：将硅片100放入第一酸性溶液中，以中和硅片100表面残留的第二碱性溶液，并去除硅片100表面的SiO层。
S350、第三水洗步骤：冲洗已经脱附的第三杂质及硅片100表面残留的第一酸性溶液。
这里的第三杂质主要包括第一酸性溶液分别与第二碱性溶液以及SiO层反应产生的固体颗粒。
该方案中，将硅片100放入第一酸性溶液中，第一酸性溶液与硅片100上残留的第二碱性溶液进行反应，实现酸碱中和，从而避免残留的第二碱性溶液继续腐蚀硅片100，进而保护硅片100；并且，第一酸性溶液与硅片100表面多余的SiO层进行反应，以溶解SiO层，从而提高硅片100的减反射膜的性能。
可选地，步骤S340中：第一酸性溶液包括浓度为25％～30％的HF，第一酸性溶液与第二碱性溶液和SiO层可以充分反应，从而提高硅片100的清洁度，有利于提升硅片100的减反射膜的性能。当然，HF的浓度也可以小于25％，此时第一酸性溶液的腐蚀效果较差，溶解速率较慢；或者，HF的浓度也可以大于30％，此时第一酸性溶液的溶解速率较快，容易产生腐蚀坑，因此，第一酸性溶液中的HF的浓度优选为25％～30％。
可选地，第一酸性溶液的温度可以为常温，步骤S340的工艺时间可以为140s，以便于HF与SiO层充分反应，避免时间过短溶解不充分，或者时间过长造成腐蚀过度。
需要说明的是，第一酸性溶液中的HF的浓度、溶液温度和步骤S340的工艺时间均可以根据实际需要进行灵活选择，本申请实施例对此不作具体限制。
可选的实施例中，杂质包括第四杂质和第五杂质，步骤S350之后，还包括：
S360、第二碱洗步骤：将硅片100放入第三碱性溶液中，以去除硅片100表面的有机物薄膜。
S370、第四水洗步骤：冲洗已经脱附的第四杂质及硅片100表面残留的第三碱性溶液。
这里的第四杂质主要包括第三碱性溶液与硅片100表面的有机物薄膜反应产生的固体颗粒。
S380、第二酸洗步骤：将硅片100放入第二酸性溶液中，以中和硅片100表面残留的第三碱性溶液。
S390、第五水洗步骤：冲洗已经脱附的第五杂质及硅片100表面残留的第二酸性溶液。
这里的第五杂质主要包括硅片100表面物理吸附的固体颗粒。
该方案通过第三碱性溶液与硅片100表面的有机物薄膜进行反应，以溶解该部分有机物薄膜，从而去除硅片100表面的有机物，进而提高硅片100的清洁度，避免硅片100因有机物的污染导致局部不良而影响太阳能电池片的良率。
可选地，步骤S360中：第三碱性溶液包括浓度为0.1％～0.5％的NaOH和浓度为2％～3％的H2O2，第三碱性溶液与硅片100表面的有机物充分反应，以溶解硅片100表面的有机物，从而提高硅片100的清洁度，与此同时H2O2与硅片100表面反应，形成新的氧化层(呈亲水性)，从而保护硅片100。可选地，第三碱性溶液中的NaOH浓度可以小0.1％，此时第三碱性溶液腐蚀效果较差，溶解有机物的速率较慢；或者，第三碱性溶液中的NaOH浓度可以大于0.5％，此时第三碱性溶液溶解有机物的速率较快，容易导致硅片100表面产生腐蚀坑，因此，第三碱性溶液中的NaOH浓度优选0.1％～0.5％。可选地，第三碱性溶液中的H2O2浓度、溶液温度以及硅片100在第三碱性溶液中的工艺时间均可以根据实际需要进行灵活调整，本申请实施例对此不作具体限制。
可选地，第三碱性溶液的温度可以为65℃～70℃，避免温度过高导致H2O2分解。当然第二碱性溶液的温度如果过低，容易导致NaOH反应时间过长，清洗效率较低。
可选地，步骤S360的工艺时间可以为110s，以便新的氧化层的形成，避免时间过短溶解不充分，或者时间过长造成腐蚀过度。
其它实施例中，步骤S380中：第二酸性溶液包括浓度为10％～15％的HF，第二酸性溶液与硅片100表面残留的第三碱性溶液充分反应，从而提高硅片100的清洁度。可选地，第二酸性溶液中的HF的浓度可以小于10％，此时硅片100表面残留的第三碱性溶液反应不完全，仍有残留；或者，第二酸性溶液中的HF的浓度也可以大于15％，此时硅片100表面残留的第三碱性溶液与第二酸性溶液反应后，会有部分第二酸性溶液残留将继续腐蚀硅片100，从而降低太阳能电池片的良率，因此，第二酸性溶液中的HF的浓度优选10％～15％，以便于既可以充分中和硅片100表面残留的第三碱性溶液，也可以避免残留的第二酸性溶液腐蚀硅片100。
可选地，第二酸性溶液的温度可以为常温，步骤S380的工艺时间可以为110s，以便于HF与NaOH充分反应，避免硅片100表面残留的第三碱性溶液对硅片100造成腐蚀。
一种可选的实施例中，步骤S390中：烘干温度为90℃，工艺时间为800s，从而充分烘干硅片100，使硅片100表面保持干燥，以便于进入下一工艺流程。可选地，在烘干硅片100的过程中，可以朝硅片100表面吹扫高温N2，从而去除硅片100表面的水汽，同时确保硅片100表面的清洁度。当然，也可以向硅片100表面吹扫高温空气，但由于空气中含有杂质，容易污染硅片100，故向硅片100表面吹扫高温空气不如高温N2的效果好。
参考表1可知，基于本申请公开的硅片的RCA清洗方法生产的太阳能电池片的良品率相对于现有技术中的清洗方法生产的太阳能电池片的良品率明显提高。
表1
| 参数 | 开路电压(mV) | 短路电流(A) | 填充因子(％) | 转换效率(％) | 电致发光良率/％ |
| SY：增加碱 | 712.64 | 13.667 | 83.680 | 24.810 | 93.2 |
| BL：原配方 | 712.62 | 13.658 | 83.680 | 24.808 | 93.1 |
| △：SY-BL | 0.02 | 0.009 | 0 | 0.003 | 0.1 |
其中，SY表示利用本申请公开的RCA清洗方法，即在碱抛步骤增加NaOH浓度后得到的太阳能电池片的开路电压、短路电流、填充因子、转换效率和电致发光良率；BL表示利用现有技术中的清洗方法得到的太阳能电池片的开路电压、短路电流、填充因子、转换效率和电致发光良率；△表示利用本申请公开的RCA清洗方法得到的太阳能电池片的各参数与利用现有技术中的清洗方法得到的太阳能电池片的各参数的差值。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种硅片的RCA清洗方法，其特征在于，包括：
碱抛步骤：放置所述硅片至第一碱性溶液中，以去除所述硅片的正面和侧面绕镀的多晶硅层，使所述硅片的所述侧面的第一塔基的尺寸大于所述硅片的背面的第二塔基的尺寸；
清洗步骤：冲洗已经脱附的杂质及所述硅片表面残留的所述第一碱性溶液，并去除附着在所述硅片表面的所述第一碱性溶液中的有机物；
慢提拉步骤：慢提所述硅片，以进行预脱水；
烘干步骤、烘干所述硅片表面残留的水分。
2.根据权利要求1所述的RCA清洗方法，其特征在于，所述碱抛步骤中：所述第一碱性溶液包括浓度为4％～5％的NaOH和浓度为0.5％～1％的添加剂，所述第一碱性溶液的温度为65℃～70℃，工艺时间为310s。
3.根据权利要求1所述的RCA清洗方法，其特征在于，所述碱抛步骤之前，还包括：
检测所述第一碱性溶液中的NaOH的浓度是否满足预设值；
当所述第一碱性溶液中的NaOH的浓度不满足所述预设值时，向所述第一碱性溶液中补充NaOH。
4.根据权利要求1所述的RCA清洗方法，其特征在于，所述杂质包括第一杂质和第二杂质，所述清洗步骤具体包括：
第一水洗步骤：冲洗已经脱附的第一杂质及所述硅片表面残留的所述第一碱性溶液；
第一碱洗步骤：将所述硅片放入第二碱性溶液中，以去除所述硅片表面残留的所述第一碱性溶液中的部分有机物；
第二水洗步骤：冲洗已经脱附的第二杂质及所述硅片表面残留的所述第二碱性溶液。
5.根据权利要求4所述的RCA清洗方法，其特征在于，所述第一碱洗步骤中：所述第二碱性溶液包括浓度为0.5％～1％的NaOH和浓度为2％～3％的H2O2，所述第二碱性溶液的温度为65℃～70℃，工艺时间为90s。
6.根据权利要求4所述的RCA清洗方法，其特征在于，所述杂质还包括第三杂质，所述第二水洗步骤之后，还包括：
第一酸洗步骤：将所述硅片放入第一酸性溶液中，以中和所述硅片表面残留的所述第二碱性溶液，并去除所述硅片表面的SiO层；
第三水洗步骤：冲洗已经脱附的第三杂质及所述硅片表面残留的所述第一酸性溶液。
7.根据权利要求6所述的RCA清洗方法，其特征在于，所述第一酸洗步骤中：所述第一酸性溶液包括浓度为25％～30％的HF，所述第一酸性溶液的温度为常温，工艺时间为140s。
8.根据权利要求6所述的RCA清洗方法，其特征在于，所述杂质包括第四杂质和第五杂质，所述第三水洗步骤之后，还包括：
第二碱洗步骤：将所述硅片放入第三碱性溶液中，以去除所述硅片表面的有机物薄膜；
第四水洗步骤：冲洗已经脱附的第四杂质及所述硅片表面残留的所述第三碱性溶液；
第二酸洗步骤：将所述硅片放入第二酸性溶液中，以中和所述硅片表面残留的所述第三碱性溶液；
第五水洗步骤：冲洗已经脱附的第五杂质及所述硅片表面残留的所述第二酸性溶液。
9.根据权利要求8所述的RCA清洗方法，其特征在于，所述第二碱洗步骤中：所述第三碱性溶液包括浓度为0.1％～0.5％的NaOH和浓度为2％～3％的H2O2，所述第三碱性溶液的温度为65℃～70℃，工艺时间为110s；
所述第二酸洗步骤中：所述第二酸性溶液包括浓度为10％～15％的HF，所述第二酸性溶液的温度为常温，工艺时间为110s。
10.根据权利要求1所述的RCA清洗方法，其特征在于，所述烘干步骤中：所述烘干温度为90℃，工艺时间为800s。
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