JP4916546B2 - 多結晶シリコンのテクスチャ表面形成用酸腐食溶液およびその使用方法 - Google Patents
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Description
本発明は太陽電池用多結晶シリコン（polysilicon）のテクスチャ（texture）表面形成用酸腐食溶液、および該酸腐食溶液による太陽電池用多結晶シリコンのテクスチャ表面の形成方法に関する。
中国特許第２００４１００６４８３１．１号公報には、従来の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と水酸化カリウム（ＫＯＨ）腐食溶液の代わりに酸腐食溶液を用いて、スライス工程において多結晶シリコンウェーハ表面のダメージ層を除去するとともに、多結晶シリコン本体の元の表面状態を残すことによって、ダメージ層を除去した後の多結晶シリコンの表面に所望のテクスチャ表面を形成するという多結晶シリコンのテクスチャ表面形成方法が開示されている。この方法では、多結晶シリコンのテクスチャ表面の大規模生産は可能であるが、使用された酸腐食溶液中の酸化剤が三酸化クロム（ＣｒＯ３）または二クロム酸カリウム（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）またはこれらの混合物であるため、生産工程から生じた廃水の処理コストが高く、特に廃水の中の重金属は深刻な環境被害を引き起こすという問題点がある。
上記のような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、生産工程から生じた廃酸の処理が容易でかつ処理コストが安い酸腐食溶液を提供することを目的としている。
本発明のもう一つの目的は、酸腐食溶液による多結晶シリコンのテクスチャ表面の形成方法を提供することにある。
前記の目的を達成するために、本発明の多結晶シリコンのテクスチャ表面形成用酸腐食溶液は、酸化剤とフッ化水素酸溶液とを混合してなるものであって、前記酸化剤が硝酸塩または亜硝酸塩である。
前記硝酸塩が硝酸ナトリウム、硝酸カリウムまたは硝酸アンモニウムであり、また前記亜硝酸塩が亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムまたは亜硝酸アンモニウムであることが好ましい。
前記酸化剤の濃度は０．１〜１０ｍｏｌ／Ｌであり、また前記フッ化水素酸の濃度は１０〜２５ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
さらに、前記酸化剤の濃度は０．３〜５ｍｏｌ／Ｌであり、また前記フッ化水素酸の濃度は１５〜２２ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
本発明は、前記酸腐食溶液を用いて多結晶シリコンのテクスチャ表面を形成する方法であって、より詳しくは、スライスされた多結晶シリコンウェーハを酸腐食溶液の中に入れ腐食反応を行い、その反応時間は３０秒間〜２０分間であり、酸腐食溶液の温度は−１０℃〜２５℃である。
さらに、前記反応温度が０℃〜１５℃であることが好ましい。
さらに、前記反応時間が１分間〜１０分間であることが好ましい。
本発明の酸腐食溶液を用いて多結晶シリコンのテクスチャ表面を形成し、生産工程で生じた廃酸は通常の中和反応により有効に処理される上、排出廃液における重金属の環境への影響をなくすことができる。また、本発明の酸腐食溶液による多結晶シリコンのテクスチャ表面の形成方法は、間欠操作の大規模生産に適用するのみならず、連続の大規模生産にも適用することができる。
［実施例１］
２０ｍｏｌ／Ｌ濃度のフッ化水素酸溶液の中に５ｍｏｌの硝酸カリウム（ＫＮＯ３）を添加し、均質に混合した後、その溶液の温度を２０℃に制御するとともに、スライスされた１２５＊１２５の多結晶シリコンウェーハを入れ、１０分間腐食を行った。次いで、該多結晶シリコンウェーハを太陽電池に製造した。該太陽電池の変換効率、曲線因子、開放電圧および電流はそれぞれ１４．４９％、０．７６５、５９８ｍＶ、４．９５Ａである。腐食された多結晶シリコンの表面状態を図１に示す。
２０ｍｏｌ／Ｌ濃度のフッ化水素酸溶液の中に５ｍｏｌの硝酸カリウム（ＫＮＯ３）を添加し、均質に混合した後、その溶液の温度を２０℃に制御するとともに、スライスされた１２５＊１２５の多結晶シリコンウェーハを入れ、１０分間腐食を行った。次いで、該多結晶シリコンウェーハを太陽電池に製造した。該太陽電池の変換効率、曲線因子、開放電圧および電流はそれぞれ１４．４９％、０．７６５、５９８ｍＶ、４．９５Ａである。腐食された多結晶シリコンの表面状態を図１に示す。
［実施例２］
２０ｍｏｌ／Ｌ濃度のフッ化水素酸１Ｌの中に２．３４ｍｏｌの亜硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ２）を添加し、均質に混合した後、その溶液の温度を−１０℃に制御するとともに、１２５＊１２５の多結晶シリコンウェーハを入れ、２０分間腐食を行った。次いで、該多結晶シリコンウェーハを太陽電池に製造した。該太陽電池の変換効率、曲線因子、開放電圧および電流はそれぞれ１５．３８％、０．７６８、６１１ｍＶ、５．１２Ａである。腐食された多結晶シリコンの表面状態を図２に示す。
２０ｍｏｌ／Ｌ濃度のフッ化水素酸１Ｌの中に２．３４ｍｏｌの亜硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ２）を添加し、均質に混合した後、その溶液の温度を−１０℃に制御するとともに、１２５＊１２５の多結晶シリコンウェーハを入れ、２０分間腐食を行った。次いで、該多結晶シリコンウェーハを太陽電池に製造した。該太陽電池の変換効率、曲線因子、開放電圧および電流はそれぞれ１５．３８％、０．７６８、６１１ｍＶ、５．１２Ａである。腐食された多結晶シリコンの表面状態を図２に示す。
［実施例３］
２０ｍｏｌ／Ｌ濃度のフッ化水素酸１Ｌの中に１．１７ｍｏｌの硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）を添加し、均質に混合した後、その溶液の温度を１０℃に制御するとともに、さらに０．１５ｍｏｌの亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ２）を加えた。１２５＊１２５の多結晶シリコンウェーハを入れ、２０分間腐食を行った。次いで、該多結晶シリコンウェーハを太陽電池に製造した。該太陽電池の変換効率、曲線因子、開放電圧および電流はそれぞれ１５．０３％、０．７７１、６０８ｍＶ、５．０１Ａである。腐食された多結晶シリコンの表面状態を図３に示す。
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本発明の酸腐食溶液における酸化剤とフッ化水素酸の濃度、及び多結晶シリコンのテクスチャ表面を形成する際の溶液の温度と腐食の時間は、本発明の実施例に開示された数値範囲に限定されない。本発明の思想および腐食された多結晶シリコンに対する具体的な性能要求により、かかる濃度、温度、時間などのパラメータを適当に調整することが可能である。所望の多結晶シリコンのテクスチャ表面を得るため、例えば、フッ化水素酸溶液の濃度および溶液中の酸化剤含有量によって、腐食の時間と温度を適当に延長や上昇、または短縮や降下させてもよい。
また、酸化剤とフッ化水素酸の濃度、溶液温度及び腐食時間の具体的な数値については、１０〜２５ｍｏｌ／Ｌ濃度のフッ化水素酸溶液を、好ましくは１５〜２２ｍｏｌ／Ｌ濃度のフッ化水素酸溶液を用いて、さらに溶解された酸化剤の濃度を０．１〜１０ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．３〜５ｍｏｌ／Ｌに制御するとともに、溶液の温度を−１０℃〜２５℃、好ましくは０℃〜１５℃の範囲内に制御して、かつ腐食の時間を３０秒間〜２０分間、好ましくは１分間〜１０分間に制御することにより、所望の腐食効果を達成できるとともに、生産効率の要求も満足できる。
Claims (7)
- 酸化剤とフッ化水素酸溶液とを混合してなる酸腐食溶液であって、
前記酸化剤が硝酸塩または亜硝酸塩であることを特徴とする多結晶シリコンのテクスチャ表面形成用酸腐食溶液。 - 前記硝酸塩が硝酸ナトリウム、硝酸カリウムまたは硝酸アンモニウムであり、
前記亜硝酸塩が亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムまたは亜硝酸アンモニウムである、請求項１に記載の多結晶シリコンのテクスチャ表面形成用酸腐食溶液。 - 前記酸化剤の濃度は０．１〜１０ｍｏｌ／Ｌであり、
前記フッ化水素酸の濃度は１０〜２５ｍｏｌ／Ｌである、請求項１に記載の多結晶シリコンのテクスチャ表面形成用酸腐食溶液。 - 前記酸化剤の濃度は０．３〜５ｍｏｌ／Ｌであり、
前記フッ化水素酸の濃度は１５〜２２ｍｏｌ／Ｌである、請求項１に記載の多結晶シリコンのテクスチャ表面形成用酸腐食溶液。 - スライスされた多結晶シリコンウェーハを酸腐食溶液に入れ腐食反応を行う際、その反応時間は３０秒間〜２０分間であり、酸腐食溶液の温度は−１０℃〜２５℃である、請求項１、２または３のいずれか１項に記載の酸腐食溶液を使用する、多結晶シリコンのテクスチャ表面の形成方法。
- 反応温度が０℃〜１５℃であることを特徴とする請求項５に記載の多結晶シリコンのテクスチャ表面の形成方法。
- 前記反応時間が１分間〜１０分間である、請求項５に記載の多結晶シリコンのテクスチャ表面の形成方法。
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