KR20110105396A - Solution for increasing wafer sheet resistance and/or photovoltaic cell power density level - Google Patents

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요안네스 티.비. 후그붐
요안네스 에이.이. 우스터홀트
사브리나 리트메이져
루카스 엠.에이취. 그로엔우드
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아반토르 퍼포먼스 머티리얼스 베.파우.
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Abstract

본 발명은 자신의 상부 표면 상에 pn- 또는 np 결합 및 부분적인 포스포실리케이트 또는 보로실리케이트 유리 층 중 적어도 하나를 갖는 광전지용 박막 무정형 또는 단일- 또는 다-결정 규소 웨이퍼 기재를 (a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 수준 중 적어도 하나를 증가시키도록 처리하는 방법에 관한 것이다. 상기 처리 용액은 산화제 용액 및 임의로 물과 혼합된, 하나 이상의 테트라알킬암모늄 히드록사이드, 아세트산, 하나 이상의 비이온성 계면활성제, 하나 이상의 금속 킬레이트 시약, 암모늄 이온의 무금속 공급원, 플루오라이드 이온의 무금속 공급원, 및 물의 완충된 옥사이드 에칭(BOE) 용액의 산성 처리 용액이다. The present invention provides a thin film amorphous or single- or poly-crystalline silicon wafer substrate for a photovoltaic cell having a pn- or np bond and at least one of a partial phosphosilicate or borosilicate glass layer on its upper surface. And a method for processing to increase at least one of surface resistance and (b) power density levels of the photovoltaic cell made of the wafer. The treatment solution comprises one or more tetraalkylammonium hydroxides, acetic acid, one or more nonionic surfactants, one or more metal chelate reagents, a metal free source of ammonium ions, a metal free of fluoride ions, mixed with an oxidant solution and optionally water Source, and an acidic treatment solution of a buffered oxide etch (BOE) solution of water.

Description

웨이퍼 표면 저항 및/또는 광전지 전력 밀도 수준을 증가시키기 위한 용액{SOLUTION FOR INCREASING WAFER SHEET RESISTANCE AND/OR PHOTOVOLTAIC CELL POWER DENSITY LEVEL}SOLUTION FOR INCREASING WAFER SHEET RESISTANCE AND / OR PHOTOVOLTAIC CELL POWER DENSITY LEVEL}

본 발명은 산성 처리 조성물 및 자신의 상부 표면 상에 하나 이상의 pn- 또는 np 결합 및 부분적인 포스포실리케이트 또는 보로실리케이트 유리 층을 갖는 광전지용 박막 무정형 또는 단일- 또는 다- 결정 규소 웨이퍼 기재를 웨이퍼의 증가된 표면 저항(sheet resistance) 및/또는 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도를 제공하도록 처리하는 방법에서의 이러한 산성 처리 조성물의 용도에 관한 것이다.The present invention provides a thin film amorphous or single- or poly-crystalline silicon wafer substrate for a photovoltaic cell having an acidic treatment composition and at least one pn- or np bond and a partial phosphosilicate or borosilicate glass layer on its top surface. It relates to the use of such an acidic treatment composition in a method of processing to provide increased sheet resistance and / or power density of the photovoltaic cell made of the wafer.

규소-기반 태양전지, 또는 광전지는 입사광을 전류로 전환할 수 있도록 몇 가지 공정 단계를 필요로 한다. 이러한 단계 중 하나는 에미터(emitter)의 발생을 포함하며, 보론-도핑된 규소 웨이퍼로의 인의 열적 구동에 의하여 가장 일반적으로 수행할 수 있다. 이 공정은 소위 데드(dead) 층의 발생을 가져오며, 이는 발생된 전하의 높은 재조합 속도를 가져오고 태양전지의 효율성 및 전력 밀도 수준에 유해하다. 부가적으로, 이 공정은 웨이퍼 상부에 인, 규소 및 산소를 포함하는 소위 포스포실리케이트 유리(PSG) 층을 생산하고 이 PSG 층은 전지 제작을 진행하기 위하여 제거되어야 한다. 열적 구동 공정 후, 인 깊이 프로파일은 공정 조건에 의존하여, 표면으로부터 수십 또는 수백 나노미터 깊이까지 펼쳐진 고농도의 플래토우를 보여준다. 이상적으로, 표면 근처의 농도는 전극과 잘 접촉할 수 있기 위해서 높을 것이다(즉, 1020-21 원자/cm3).Silicon-based solar cells, or photovoltaic cells, require some processing steps to convert incident light into current. One of these steps involves the generation of emitters, which can be most commonly performed by thermal drive of phosphorus to boron-doped silicon wafers. This process results in the generation of so-called dead layers, which result in high recombination rates of generated charges and are detrimental to the efficiency and power density levels of solar cells. In addition, this process produces a so-called phosphosilicate glass (PSG) layer containing phosphorus, silicon and oxygen on top of the wafer and this PSG layer must be removed to proceed with cell fabrication. After the thermal drive process, the phosphorus depth profile shows a high concentration of plateau spreading from the surface to tens or hundreds of nanometers deep, depending on the process conditions. Ideally, the concentration near the surface would be high (ie 10 20-21 atoms / cm 3 ) in order to be able to contact the electrode well.

다 결정 광전지 제조업자들의 주 목표는 자신의 태양 전지에 의해 운반되는 에너지의 비용을 감소시키는 것이다. 이를 전체 전지 제조 비용에서의 감소 및/또는 태양 전지 전환율 효율성의 증가의 두 방법 중 하나로 일반적으로 수행할 수 있다. 후자의 목적을 달성하기 위한 노력으로, 전류 제조 공정은 인 분산 후 후기-에미터 에칭을 적용하고, 이는 HF에 웨이퍼를 딥핑함으로써 PSG 층을 제거한다. 이전 실험은 HF-딥핑 후 부가적인 처리가 0.3% 앱솔루트까지, 더 높은 전지 효율성을 가져올 수 있다. 현재, 말린크로트 베이커, 인크.(Mallinckrodt Baker, Inc.)의 제품, 즉 제품 PV-160을 이 부가적 단계에 사용한다. 그러나, 이 제품의 사용은 일반적으로 제품의 가열조(70 ℃ 이상)에서의 웨이퍼 기재의 가공처리를 필요로 한다.The main goal of polycrystalline photovoltaic manufacturers is to reduce the cost of the energy carried by their solar cells. This can generally be done in one of two ways: reduction in overall cell manufacturing cost and / or increase in solar cell conversion efficiency. In an effort to achieve the latter purpose, the current fabrication process applies post-emitter etching after phosphorus dispersion, which removes the PSG layer by dipping the wafer in HF. Previous experiments have shown that additional processing after HF-dip can result in higher cell efficiency, up to 0.3% absolute. At present, the product of Malinckrodt Baker, Inc., product PV-160, is used in this additional step. However, the use of this product generally requires processing of the wafer substrate in the heating bath of the product (above 70 ° C.).

현재 이용되는 PV-160 제품으로 얻은 결과와 비교할 때 PSG 층의 나머지의 개선된 에칭 및 데드 층의 더 깊은 에칭에 의하여 태양전지에서 같은 또는 더 적은 가공 시간에서 감소된 온도로 더 높은 전력 밀도를 생산하는 것이 가능한 조성물이 이용가능하다는 것은 매우 바람직하다. Improved etching of the rest of the PSG layer and deeper etching of the dead layer compared to the results obtained with current PV-160 products produce higher power densities at reduced temperatures at the same or less processing time in solar cells. It is highly desirable that a composition that can be used is available.

제1 실시태양에서 본 발명은 자신의 상부 표면 상에 pn- 또는 np 결합 및/또는 부분적인 포스포실리케이트 및/또는 보로실리케이트 유리 층을 갖는 광전지용 박막 무정형 또는 단일- 또는 다-결정 규소웨이퍼 기재를 (a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 중 적어도 하나를 증가시키기에 충분한 온도에서 충분한 시간 동안In a first embodiment the present invention is a thin film amorphous or single- or poly-crystalline silicon wafer substrate for photovoltaic cells having a pn- or np bond and / or a partial phosphosilicate and / or borosilicate glass layer on its upper surface. For a sufficient time at a temperature sufficient to increase at least one of (a) the surface resistance of the wafer and (b) the power density of the photovoltaic cell made of the wafer.

0.01-10/0-100/1의 산화제/물/BOE 용액의 부피비로 산화제 및 임의로 물과 혼합된,Mixed with oxidant and optionally water in a volume ratio of oxidant / water / BOE solution of 0.01-10 / 0-100 / 1,

약 0.1 내지 약 20 중량%의 하나 이상의 테트라알킬암모늄 히드록사이드, About 0.1 to about 20 weight percent of at least one tetraalkylammonium hydroxide,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 아세트산,About 0.1 to about 5 weight percent acetic acid,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 비이온성 계면활성제,About 0.1 to about 5 weight percent of one or more nonionic surfactant,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 금속 킬레이트 시약,About 0.1 to about 5 weight percent of one or more metal chelate reagents,

약 0.1 내지 약 20 중량%의 암모늄 이온의 무금속 공급원,About 0.1 to about 20 weight percent of a metal free source of ammonium ions,

약 0.01 내지 약 20 중량%의 플루오라이드 이온의 무금속 공급원,About 0.01 to about 20 weight percent of a metal free source of fluoride ions,

100%까지의 나머지 양의 물Remaining volume of water up to 100%

의 완충된 옥사이드 에칭(BOE) 용액을 포함하는 산성 처리 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는,Contacting with an acidic treatment solution comprising a buffered oxide etch (BOE) solution of

(a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 중 적어도 하나를 증가시키기 위한 상기 웨이퍼 기재의 처리 방법을 제공한다. 에미터를 가진 웨이퍼는 p- 및 n- 공급원 규소 유형 둘 다를 포함한다. A method of treating a wafer substrate for increasing at least one of (a) the surface resistance of a wafer and (b) the power density of a photovoltaic cell made of the wafer. Wafers with emitters include both p- and n- source silicon types.

상기 처리는 웨이퍼의 표면 저항 또는 광전지의 전력 밀도를 증가시킬 수 있으며, 그것은 바람직하게 둘 다를 증가시킨다. 부가적으로, 상기 처리는 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 효율성을 또한 증가시킬 수 있다.The treatment can increase the surface resistance of the wafer or the power density of the photovoltaic cell, which preferably increases both. In addition, the treatment can also increase the efficiency of photovoltaic cells made from the wafer.

본 발명의 추가적 실시태양에서, In a further embodiment of the invention,

0.01-10/0-100/1의 산화제/물/BOE 용액의 부피비로 산화제 및 임의로 물과 혼합된,Mixed with oxidant and optionally water in a volume ratio of oxidant / water / BOE solution of 0.01-10 / 0-100 / 1,

약 0.1 내지 약 20 중량%의 하나 이상의 테트라알킬암모늄 히드록사이드, About 0.1 to about 20 weight percent of at least one tetraalkylammonium hydroxide,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 아세트산,About 0.1 to about 5 weight percent acetic acid,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 비이온성 계면활성제,About 0.1 to about 5 weight percent of one or more nonionic surfactant,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 금속 킬레이트 시약,About 0.1 to about 5 weight percent of one or more metal chelate reagents,

약 0.1 내지 약 20 중량%의 암모늄 이온의 무금속 공급원,About 0.1 to about 20 weight percent of a metal free source of ammonium ions,

약 0.01 내지 약 20 중량%의 플루오라이드 이온의 무금속 공급원,About 0.01 to about 20 weight percent of a metal free source of fluoride ions,

100%까지의 나머지 양의 물Remaining volume of water up to 100%

의 완충된 옥사이드 에칭(BOE) 용액의 혼합물을 포함하는,A mixture of a buffered oxide etch (BOE) solution of

자신의 상부 표면 상에 pn- 또는 np 결합 및/또는 부분적인 포스포실리케이트 및/또는 보로실리케이트 유리 층을 갖는 광전지용 박막 무정형 또는 단일- 또는 다-결정 규소 웨이퍼 기재를 (a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 중 적어도 하나를 증가시키도록 처리하기 위한 산성 처리 용액이 제공된다. 에미터를 가진 웨이퍼는 p- 및 n- 공급원 규소 유형 둘 다를 포함한다. A thin film amorphous or single- or poly-crystalline silicon wafer substrate for photovoltaic cells having a pn- or np bond and / or a partial phosphosilicate and / or borosilicate glass layer on its upper surface, (a) the surface resistance of the wafer And (b) an acidic treatment solution for treating to increase at least one of the power density of the photovoltaic cell made of the wafer. Wafers with emitters include both p- and n- source silicon types.

이들 실시태양 모두에서 BOE 용액 중 테트라알킬암모늄 클로라이드의 중량기준 양은 바람직하게 0.5 내지 15%, 더 바람직하게 1 내지 10%, 훨씬 더 바람직하게 1.5 내지 8%이고, 가장 바람직하게 2 내지 4%이고, 특히 3.1%이다. In all of these embodiments the gravimetric amount of tetraalkylammonium chloride in the BOE solution is preferably 0.5 to 15%, more preferably 1 to 10%, even more preferably 1.5 to 8%, most preferably 2 to 4%, Especially 3.1%.

아세트산의 중량기준 양은 바람직하게 0.5 내지 4%, 더 바람직하게 0.8 내지 3%, 훨씬 더 바람직하게 1 내지 2%이고, 가장 바람직하게 1 내지 1.5%이고, 특히 1-2%이다. The weight-based amount of acetic acid is preferably 0.5 to 4%, more preferably 0.8 to 3%, even more preferably 1 to 2%, most preferably 1 to 1.5%, in particular 1-2%.

비이온성 계면활성제에 대해 중량기준 양은 바람직하게 0.2 내지 4%, 더 바람직하게 0.3 내지 2%, 훨씬 더 바람직하게 0.5 내지 1%이고, 가장 바람직하게 0.7 내지 0.9%이고, 특히 0.8%이다. For nonionic surfactants the weight-based amount is preferably 0.2 to 4%, more preferably 0.3 to 2%, even more preferably 0.5 to 1%, most preferably 0.7 to 0.9%, especially 0.8%.

킬레이트 시약에 대해 중량기준 양은 바람직하게 0.2 내지 4%, 더 바람직하게 0.3 내지 3%, 훨씬 더 바람직하게 0.4 내지 1%이고, 가장 바람직하게 0.5 내지 0.8%이고, 특히 0.6%이다. The weight-based amount for the chelating reagent is preferably 0.2 to 4%, more preferably 0.3 to 3%, even more preferably 0.4 to 1%, most preferably 0.5 to 0.8%, especially 0.6%.

암모늄 이온의 공급원에 대해, 중량기준 양은 바람직하게 0.2 내지 10%, 더 바람직하게 0.3 내지 5%, 훨씬 더 바람직하게 0.5 내지 2%이고, 가장 바람직하게 0.6 내지 1%이고, 특히 0.8%이다. For the source of ammonium ions, the weight-based amount is preferably 0.2 to 10%, more preferably 0.3 to 5%, even more preferably 0.5 to 2%, most preferably 0.6 to 1%, especially 0.8%.

플루오라이드 이온의 공급원에 대해, 중량기준 양은 바람직하게 1 내지 10%, 더 바람직하게 0.5 내지 5%, 훨씬 더 바람직하게 1.0 내지 3%이고, 가장 바람직하게 1.5 내지 2.5%이고, 특히 2.1%이다.For the source of fluoride ions, the weight-based amount is preferably 1 to 10%, more preferably 0.5 to 5%, even more preferably 1.0 to 3%, most preferably 1.5 to 2.5%, especially 2.1%.

상기 처리는 웨이퍼의 표면 저항 또는 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도를 증가시킬 수 있으며, 그것은 바람직하게 둘 다를 증가시킨다. 부가적으로, 상기 처리는 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 효율성을 또한 증가시킬 수 있다.The treatment can increase the surface resistance of the wafer or the power density of the photovoltaic cell made from the wafer, which preferably increases both. In addition, the treatment can also increase the efficiency of photovoltaic cells made from the wafer.

본 발명의 바람직한 실시태양에서 상기 처리는 약 20 ℃ 내지 70 ℃ 미만의 온도에서 발생한다.In a preferred embodiment of the invention the treatment occurs at a temperature of about 20 ° C to less than 70 ° C.

본 발명의 다른 바람직한 실시태양에서, BOE 용액은 약 3 내지 7 미만의 pH, 바람직하게 약 3 내지 약 6의 pH이고, 더 바람직하게 약 4.3 내지 약 5의 pH를 갖는다. In another preferred embodiment of the invention, the BOE solution has a pH of less than about 3 to 7, preferably a pH of about 3 to about 6, and more preferably has a pH of about 4.3 to about 5.

본 발명의 더 추가적으로 바람직한 실시태양에서, 산화제는 과산화수소를 포함한다. 일반적으로 산화제는 임의의 적합한 비율, 그러나 일반적으로 약 6/10.2 내지 약 6/1의 비율의 물 및 과산화수소의 수용액(0.01% 내지 50%, 더 바람직하게 0.1% 내지 30%, 및 훨씬 더 바람직하게 약 30% 수용액) 상태로 존재한다. In a still further preferred embodiment of the invention, the oxidant comprises hydrogen peroxide. Generally the oxidizing agent is an aqueous solution of water and hydrogen peroxide (0.01% to 50%, more preferably 0.1% to 30%, and even more preferably in any suitable proportion, but generally in a ratio of about 6 / 10.2 to about 6/1. About 30% aqueous solution).

본 발명의 더 다른 바람직한 실시태양에서, BOE 용액은 테트라알킬암모늄 히드록사이드로써 테트라메틸암모늄 히드록사이드를, 하나 이상의 계면활성제로써 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올을, 및 하나 이상의 금속 킬레이트 시약으로써 EDTA를 포함하고, 산화제 용액은 과산화수소와 물을 포함한다. In another preferred embodiment of the invention, the BOE solution comprises tetramethylammonium hydroxide as tetraalkylammonium hydroxide, 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol as one or more surfactants, and One or more metal chelate reagents include EDTA, and the oxidant solution includes hydrogen peroxide and water.

본 발명의 더 다른 바람직한 실시태양에서, BOE 용액은 약 3.1% 테트라메틸암모늄 히드록사이드, 약 1.2% 아세트산, 약 2.1% HF, 약 0.8% 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올, 약 0.8% 암모늄 히드록사이드, 약 0.6% EDTA, 약 91.5% 물을 포함한다(상기 백분율은 중량 기준이다).In another preferred embodiment of the invention, the BOE solution comprises about 3.1% tetramethylammonium hydroxide, about 1.2% acetic acid, about 2.1% HF, about 0.8% 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol , About 0.8% ammonium hydroxide, about 0.6% EDTA, about 91.5% water (the percentage is by weight).

본 발명의 다른 바람직한 실시태양에서, BOE 용액은 약 1/6/0.2의 BOE/물/과산화수소의 비로 산화제 용액과 혼합된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시태양에서, BOE 용액은 약 1/6/0.8의 BOE/물/과산화수소의 비로 산화제 용액과 혼합된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시태양에서, BOE 용액은 약 1/6/1의 BOE/물/과산화수소의 비로 산화제 용액과 혼합된다. In another preferred embodiment of the invention, the BOE solution is mixed with the oxidant solution at a ratio of BOE / water / hydrogen peroxide of about 1/6 / 0.2. In another preferred embodiment of the invention, the BOE solution is mixed with the oxidant solution at a ratio of BOE / water / hydrogen peroxide of about 1/6 / 0.8. In another preferred embodiment of the invention, the BOE solution is mixed with the oxidant solution at a ratio of BOE / water / hydrogen peroxide of about 1/6/1.

본 발명의 훨씬 더 다른 바람직한 실시태양에서, 실시태양은 상술한 바람직한 실시태양의 조합의 하나 이상을 포함한다. In yet another preferred embodiment of the present invention, the embodiment comprises one or more of the combinations of the preferred embodiments described above.

게다가, 본 발명을 현재 산업 표준인 70 ℃보다 낮은 약 20 ℃ 내지 약 40 ℃의 공정 온도에서 사용할 수 있다. In addition, the present invention can be used at process temperatures of about 20 ° C. to about 40 ° C., lower than the current industry standard of 70 ° C.

본 발명은 자신의 상부 표면 상에 pn- 또는 np 결합 및/또는 부분적인 포스포실리케이트 및/또는 보로실리케이트 유리 층을 갖는 광전지용 박막 무정형 또는 단일- 또는 다-결정 규소 웨이퍼 기재를 (a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 중 적어도 하나를 증가시키기에 충분한 온도에서 충분한 시간 동안 The present invention provides a thin film amorphous or single- or polycrystalline silicon wafer substrate for a photovoltaic cell having a pn- or np bond and / or a partial phosphosilicate and / or borosilicate glass layer on its upper surface (a) wafer For a sufficient time at a temperature sufficient to increase at least one of the surface resistance of and (b) the power density of the photovoltaic cell made of the wafer.

0.01-10/0-100/1의 산화제/물/BOE 용액의 부피비로 산화제 및 임의로 물과 혼합된,Mixed with oxidant and optionally water in a volume ratio of oxidant / water / BOE solution of 0.01-10 / 0-100 / 1,

약 0.1 내지 약 20 중량%의 하나 이상의 테트라알킬암모늄 히드록사이드, About 0.1 to about 20 weight percent of at least one tetraalkylammonium hydroxide,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 아세트산,About 0.1 to about 5 weight percent acetic acid,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 비이온성 계면활성제,About 0.1 to about 5 weight percent of one or more nonionic surfactant,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 금속 킬레이트 시약,About 0.1 to about 5 weight percent of one or more metal chelate reagents,

약 0.1 내지 약 20 중량%의 암모늄 이온의 무금속 공급원,About 0.1 to about 20 weight percent of a metal free source of ammonium ions,

약 0.01 내지 약 20 중량%의 플루오라이드 이온의 무금속 공급원,About 0.01 to about 20 weight percent of a metal free source of fluoride ions,

100%까지의 나머지 양의 물Remaining volume of water up to 100%

의 완충된 옥사이드 에칭(BOE) 용액을 포함하는 산성 처리 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는,Contacting with an acidic treatment solution comprising a buffered oxide etch (BOE) solution of

(a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 중 적어도 하나를 증가시키기 위한 상기 웨이퍼 기재의 처리 방법을 제공한다. 에미터를 가진 웨이퍼는 p- 및 n- 공급원 규소 유형 둘 다를 포함한다. A method of treating a wafer substrate for increasing at least one of (a) the surface resistance of a wafer and (b) the power density of a photovoltaic cell made of the wafer. Wafers with emitters include both p- and n- source silicon types.

상기 처리는 웨이퍼의 표면 저항 또는 상기 웨이퍼로부터 만들어진 광전지의 전력 밀도를 증가시킬 수 있으며, 그것은 바람직하게 둘 다를 증가시킨다. 부가적으로, 상기 처리는 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 효율성을 또한 증가시킬 수 있다.The treatment can increase the surface resistance of the wafer or the power density of photovoltaic cells made from the wafer, which preferably increases both. In addition, the treatment can also increase the efficiency of photovoltaic cells made from the wafer.

유사하게, 본 발명은Similarly, the present invention

0.01-10/0-100/1의 산화제/물/BOE 용액의 부피비로 산화제 및 임의로 물과 혼합된,Mixed with oxidant and optionally water in a volume ratio of oxidant / water / BOE solution of 0.01-10 / 0-100 / 1,

약 0.1 내지 약 20 중량%의 하나 이상의 테트라알킬암모늄 히드록사이드, About 0.1 to about 20 weight percent of at least one tetraalkylammonium hydroxide,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 아세트산,About 0.1 to about 5 weight percent acetic acid,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 비이온성 계면활성제,About 0.1 to about 5 weight percent of one or more nonionic surfactant,

약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 금속 킬레이트 시약,About 0.1 to about 5 weight percent of one or more metal chelate reagents,

약 0.1 내지 약 20 중량%의 암모늄 이온의 무금속 공급원,About 0.1 to about 20 weight percent of a metal free source of ammonium ions,

약 0.01 내지 약 20 중량%의 플루오라이드 이온의 무금속 공급원,About 0.01 to about 20 weight percent of a metal free source of fluoride ions,

100%까지의 나머지 양의 물Remaining volume of water up to 100%

의 완충된 옥사이드 에칭(BOE) 용액의 혼합물을 포함하는,A mixture of a buffered oxide etch (BOE) solution of

자신의 상부 표면 상에 pn- 또는 np 결합 및/또는 부분적인 포스포실리케이트 및/또는 보로실리케이트 유리 층을 갖는 광전지용 박막 무정형 또는 단일- 또는 다-결정 규소 웨이퍼 기재를 (a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 중 적어도 하나를 증가시키도록 처리하기 위한 산성 처리 용액이 제공된다. 에미터를 가진 웨이퍼는 p- 및 n- 공급원 규소 유형 둘 다를 포함한다.A thin film amorphous or single- or poly-crystalline silicon wafer substrate for photovoltaic cells having a pn- or np bond and / or a partial phosphosilicate and / or borosilicate glass layer on its upper surface, (a) the surface resistance of the wafer And (b) an acidic treatment solution for treating to increase at least one of the power density of the photovoltaic cell made of the wafer. Wafers with emitters include both p- and n- source silicon types.

상기 처리는 웨이퍼의 표면 저항 또는 상기 웨이퍼로부터 만들어진 광전지의 전력 밀도를 증가시킬 수 있으며, 그것은 바람직하게 둘 다를 증가시킨다. 부가적으로, 상기 처리는 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 효율성을 또한 증가시킬 수 있다.The treatment can increase the surface resistance of the wafer or the power density of photovoltaic cells made from the wafer, which preferably increases both. In addition, the treatment can also increase the efficiency of photovoltaic cells made from the wafer.

본 발명의 공정에서 산성 처리 용액을 사용하는 단계는 HF로 포스포실리케이트 또는 보로실리케이트 유리 제거(불완전한 제거) 후 및 다른 HF 딥핑 및 다음의 안티리플렉티브 코팅(ARC), 이를테면 예를 들어 SiNxH 침착 바로 전에 광전지 웨이퍼 기재상에 이용된다. 상기 공정은 이를테면 (a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 중 하나 이상을 증가시키기에 충분한 온도에서 충분한 시간 동안 상기 용액의 가열조에 웨이퍼 기재를 담지시킴으로써, 웨이퍼 기재를 산성 처리 용액에 노출시키는 단계를 포함한다. 웨이퍼 기재를 산성 처리 용액에 접촉시키는 것은 일반적으로 약 0.01 내지 약 20분, 바람직하게 약 0.5 내지 약 5분, 더 바람직하게 약 1분 동안의 기간 동안에 행해진다. 상기 용액의 온도는 일반적으로 약 20 ℃ 내지 약 70 ℃ 미만, 바람직하게 약 20 ℃ 내지 약 60 ℃, 더 바람직하게 약 20 ℃ 내지 약 40 ℃, 훨씬 더 바람직하게 약 40 ℃일 것이다. The use of an acidic treatment solution in the process of the present invention is followed by removal of phosphosilicate or borosilicate glass with HF (incomplete removal) and other HF dipping and subsequent antireflective coating (ARC), such as for example SiNxH deposition. Just before it is used on a photovoltaic wafer substrate. The process involves submerging the wafer substrate in a heating bath of the solution for a sufficient time at a temperature sufficient to increase, for example, (a) the surface resistance of the wafer and (b) the power density of the photovoltaic cell made of the wafer. Exposing to an acidic treatment solution. Contacting the wafer substrate with the acidic treatment solution is generally performed for a period of about 0.01 to about 20 minutes, preferably about 0.5 to about 5 minutes, more preferably about 1 minute. The temperature of the solution will generally be about 20 ° C to less than about 70 ° C, preferably about 20 ° C to about 60 ° C, more preferably about 20 ° C to about 40 ° C, even more preferably about 40 ° C.

테트라알킬암모늄 히드록사이드 또는 화학식 [(R)4N+]p[X-q]의 염(상기 식에서, 각 R은 독립적으로 치환된 또는 비치환된 알킬이고, 바람직하게 1 내지 22의 알킬이고, 더 바람직하게 1 내지 6, 가장 바람직하게 1 탄소이며; X는 OH 또는 적합한 염 음이온, 이를테면 카르보네이트 등이며; p 및 q는 동등하며 1 내지 3의 정수이다)이 본 발명의 산성 처리 조성물에 사용하기 적합하다고 언급될 수 있다. 테트라메틸 암모늄 히드록사이드 및 트리메틸-2-히드록시에틸 암모늄 히드록사이드(콜린)이 이것들 중 가장 바람직하다. 사용가능한 다른 4차 암모늄 히드록사이드의 예는 다음을 포함한다: 트리메틸-3-히드록시프로필 암모늄 히드록사이드, 트리메틸-3-히드록시부틸 암모늄 히드록사이드, 트리메틸-4-히드록시부틸 암모늄 히드록사이드, 트리에틸-2-히드록시에틸 암모늄 히드록사이드, 트리프로필-2-히드록시에틸 암모늄 히드록사이드, 트리부틸-2-히드록시에틸 암모늄 히드록사이드, 디메틸에틸-2-히드록시에틸 암모늄 히드록사이드, 디메틸디(2-히드록시에틸) 암모늄 히드록사이드, 모노메틸트리(2-히드록시에틸) 암모늄 히드록사이드, 테트라에틸 암모늄 히드록사이드, 테트라프로필 암모늄 히드록사이드, 테트라부틸 암모늄 히드록사이드, 모노메틸트리에틸 암모늄 히드록사이드, 모노메틸트리프로필 암모늄 히드록사이드, 모노메틸트리부틸 암모늄 히드록사이드, 모노에틸트리메틸 암모늄 히드록사이드, 모노에틸트리부틸 암모늄 히드록사이드, 디메틸디에틸 암모늄 히드록사이드, 디메틸디부틸 암모늄 히드록사이드 등 및 그것들의 혼합물.Tetraalkylammonium hydroxide or a salt of the formula [(R) 4 N + ] p [X -q ] wherein each R is independently substituted or unsubstituted alkyl, preferably 1 to 22 alkyl More preferably 1 to 6, most preferably 1 carbon; X is OH or a suitable salt anion, such as carbonate, etc., p and q are equivalent and are integers of 1 to 3). It may be mentioned that it is suitable for use. Tetramethyl ammonium hydroxide and trimethyl-2-hydroxyethyl ammonium hydroxide (choline) are most preferred of these. Examples of other quaternary ammonium hydroxides that may be used include: trimethyl-3-hydroxypropyl ammonium hydroxide, trimethyl-3-hydroxybutyl ammonium hydroxide, trimethyl-4-hydroxybutyl ammonium hydroxide Lockside, triethyl-2-hydroxyethyl ammonium hydroxide, tripropyl-2-hydroxyethyl ammonium hydroxide, tributyl-2-hydroxyethyl ammonium hydroxide, dimethylethyl-2-hydroxyethyl Ammonium hydroxide, dimethyldi (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, monomethyltri (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tetraethyl ammonium hydroxide, tetrapropyl ammonium hydroxide, tetrabutyl Ammonium hydroxide, monomethyltriethyl ammonium hydroxide, monomethyltripropyl ammonium hydroxide, monomethyltributyl ammonium hydroxide, mono Teal trimethylammonium hydroxide, monoethyl tributyl ammonium hydroxide, dimethyl diethyl ammonium hydroxide, dimethyl di-butylammonium hydroxide, etc., and mixture thereof.

암모늄 이온의 무금속 공급원은 임의의 적합한 금속 자유 암모늄 염, 이를테면 예를 들어, 암모늄 히드록사이드, 암모늄 플루오라이드, 암모늄 클로라이드, 암모늄 니트레이트 등일 수 있지만 바람직하게는 암모늄 히드록사이드이다. 플루오라이드 이온의 무금속 공급원은 임의의 적합한 금속 자유 플루오라이드 화합물, 이를테면 예를 들어, 수소 플루오라이드, 암모늄 플루오라이드, 테트라메틸암모늄 플루오라이드와 같은 4차 암모늄 플루오라이드일 수 있다. 바람직하게 플루오라이드 이온의 무금속 공급원은 HF이다. 다른 바람직한 실시태양에서 암모늄 이온 및 플루오라이드 이온 둘 다 하나의 화합물, 즉 암모늄 플루오라이드로 제공될 수 있다. The metal free source of ammonium ions can be any suitable metal free ammonium salt, such as, for example, ammonium hydroxide, ammonium fluoride, ammonium chloride, ammonium nitrate and the like, but is preferably ammonium hydroxide. The metal free source of fluoride ions can be any suitable metal free fluoride compound, such as quaternary ammonium fluoride such as, for example, hydrogen fluoride, ammonium fluoride, tetramethylammonium fluoride. Preferably the metal free source of fluoride ions is HF. In another preferred embodiment both ammonium ions and fluoride ions can be provided as one compound, ie ammonium fluoride.

본 발명의 산성 처리 조성물은 임의의 적합한 비이온성 계면활성제를 포함할 수 있다. 다양한 적합한 비이온성 계면활성제 중에서 예를 들어, 알키놀 계면활성제와 같은 낮은 발포 비이온성 계면활성제, 플루오래드(Fluorad)® FC-171와 같은 플루오르화된 알킬 알콕실레이트와 같은 플루오르화된 계면활성제, FC-430 및 FC-431와 같은 플루오르화된 알킬에스테르 및 플루오래드® FC- 170C와 같은 플루오르화된 폴리옥시에틸렌 알카놀, 다가 알코올의 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 디올, 실록산 유형 계면활성제 및 부톡시프로판올과 같은 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르가 본 발명의 처리 조성물에서 유용하다고 언급될 수 있다. 본 발명의 알칼리성 처리 조성물에서 비이온성 계면활성제로서의 사용에 대해 알키놀 계면활성제, 특히 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올 (술피놀(Surfynol)®-61) 또는 임의의 기타 술피놀® 계면활성제, 플루오르화된 알킬 폴리옥시에틸렌 에탄올, 특히 플루오래드® FC-170C 및 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르, 특히 부톡시프로판올이 바람직하다. The acidic treatment composition of the present invention may comprise any suitable nonionic surfactant. Among various suitable nonionic surfactants, for example, low foamed nonionic surfactants such as alkynol surfactants, fluorinated surfactants such as fluorinated alkyl alkoxylates such as Fluorad® FC-171, Fluorinated alkyl esters such as FC-430 and FC-431 and fluorinated polyoxyethylene alkanols such as fluoride® FC-170C, fatty acid esters of polyhydric alcohols, polyoxyethylene monoalkyl ethers, polyoxyethylene diols, It may be mentioned that alkylene glycol monoalkyl ethers such as siloxane type surfactants and butoxypropanol are useful in the treatment compositions of the present invention. Alkinol surfactants, in particular 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol (Surfynol®-61) or any other liquor, for use as a nonionic surfactant in the alkaline treatment compositions of the present invention Pynol® surfactants, fluorinated alkyl polyoxyethylene ethanol, in particular fluoride® FC-170C and alkylene glycol monoalkyl ethers, in particular butoxypropanol are preferred.

용액에서 금속을 보유하기 위한 제형의 능력을 증가시키는 임의의 적합한 금속 킬레이트 시약을 본 발명의 산성 처리 조성물에 사용할 수 있다. 본 목적에 대한 킬레이트 시약의 전형적인 예는 다음 유기산 및 그들의 염이다: 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 부틸렌디아민테트라아세트산, 시클로헥산-1,2-디아민테트라아세트산(CyDTA) 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 에틸렌디아민테트라프로피온산, (히드록시에틸)에틸렌디아민트리아세트산(HEDTA), 메틸이미노디아세트산, 프로필렌디아민테트라아세트산, 니트롤로트리아세트산(NTA), 시트르산, 타르타르산, 글루콘산, 사카르산, 글리세르산, 옥살산, 프탈산, 말레산, 만델산, 말론산, 락트산, 살리실산, 카테콜, 8-히드록시퀴놀린, N,N,N',N'-에틸렌디아민테트라 (메틸렌포스폰산) 등.Any suitable metal chelate reagent that increases the ability of the formulation to retain metal in solution can be used in the acidic treatment compositions of the present invention. Typical examples of chelating reagents for this purpose are the following organic acids and their salts: ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), butylenediaminetetraacetic acid, cyclohexane-1,2-diaminetetraacetic acid (CyDTA) diethylenetriaminepentaacetic acid , Ethylenediaminetetrapropionic acid, (hydroxyethyl) ethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), methyliminodiacetic acid, propylenediaminetetraacetic acid, nitrolotriacetic acid (NTA), citric acid, tartaric acid, gluconic acid, sacaric acid, glycerol Acids, oxalic acid, phthalic acid, maleic acid, mandelic acid, malonic acid, lactic acid, salicylic acid, catechol, 8-hydroxyquinoline, N, N, N ', N'-ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid) and the like.

임의의 적합한 산화제, 이를테면 예를 들어, 산화 음이온, 이를테면 예를 들어, 페록사이드, 니트르산 및 그것의 염 및 암모늄의 니트레이트, 퍼술페이트, 페리오데이트, 퍼브로메이트, 퍼클로레이트, 요오데이트, 브로메이트, 및 클로레이트 염들을 사용할 수 있다. 페록사이드 및 특히 과산화수소가 바람직하다. Any suitable oxidizing agent, such as, for example, an oxidizing anion such as, for example, peroxide, nitric acid and salts thereof and nitrates, persulfates, periodates, perbromates, perchlorates, iodates, bromates of ammonium , And chlorate salts can be used. Peroxides and especially hydrogen peroxide are preferred.

본 발명의 산성 처리 조성물은 적합한 용기에서 요구되는 성분과 혼합되어 조성물을 형성함으로써 제조될 수 있다. 바람직하게, 조성물의 요구되는 성분은 성분들의 반응으로부터 임의의 가능한 열을 최소화시키기 위하여 염기/산/염기/산의 순서로 용기에 첨가된다.Acidic treatment compositions of the invention can be prepared by mixing with the required ingredients in a suitable container to form the composition. Preferably the required components of the composition are added to the vessel in the order of base / acid / base / acid to minimize any possible heat from the reaction of the components.

그러나, 태양전지 제조에서 상기 생성물은 규소 산화물뿐만 아니라 규소 및 인도 또한 에칭해야할 것이다. 이를 달성하기 위하여, BOE는 산화제로서의 과산화수소와 합쳐진다. 이는 에칭-산화의 계속되는 공정에서, 산화제가 표면 상에 새로운 규소 산화물을 발생하는 동안, BOE가 규소 산화물을 에칭한다는 것을 의미한다. 게다가, 산화제는 상기 층에 존재하는 인을 산화시켜, 그것을 가용성으로 만든다. 에칭된 종(금속 불순물을 포함하지만 이에 한정되지 않음)을 부분적으로 킬레이트 시약의 첨가에 의해 용액에 유지시키고, 반면에 표면의 습윤성(즉, 산화제가 표면을 산화시킬 수 있는 효율성)은 계면활성제의 첨가로 개선된다. 아세트산의 첨가는 공정 안정성을 보조하는 이중 완충된 시스템을 보장한다. However, in solar cell production the product will have to etch not only silicon oxide but also silicon and sidewalks. To achieve this, BOE is combined with hydrogen peroxide as oxidant. This means that in the subsequent process of etch-oxidation, the BOE etches the silicon oxide while the oxidant generates new silicon oxide on the surface. In addition, the oxidant oxidizes the phosphorus present in the layer, making it soluble. The etched species (including but not limited to metal impurities) are held in solution by the addition of a chelating reagent, in part, while the wettability of the surface (ie the efficiency with which the oxidant can oxidize the surface) It is improved by addition. The addition of acetic acid ensures a double buffered system that aids in process stability.

본 발명은 다음 실시예에 의해 예시되지만 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 백분율은 중량 기준이다. The invention is illustrated by, but not limited to, the following examples. In the examples the percentages are by weight.

실시예Example 1 One

약 180-200 μm 두께를 가진 약 15.6 x 15.6 cm2 크기의 25개의 이웃하는 다-결정 규소 웨이퍼의 세트를 산업용 유형 인라인(in-line) 광전지 제조 순서로 가공하였다. 에미터 침착 및 HF로 인 유리 제거 후, 웨이퍼 기재의 상부에 부분적인 포스포실리케이트 유리 층을 가진 상기 웨이퍼를 (1) 40 ℃에서 본 발명의 산성 처리 용액, (2) 이러한 용액에 대해 요구되는 70 ℃에서 선행기술 PV-160 용액, 또는 (3) 대조군으로써 처리 용액이 없는 것과 접촉시켰다. 본 발명의 산성 처리 용액은 약 3.1% 테트라메틸암모늄 히드록사이드, 약 1.2% 아세트산, 약 2.1% HF, 약 0.8% 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올, 약 0.8% 암모늄 히드록사이드, 약 0.6% EDTA, 약 91.5% 물을 포함하는 BOE 용액을 포함하였다. 상기 BOE 용액을 약 1/6/0.2의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 과산화수소 산화제 용액과 혼합하였다. 선행 기술 PV-160 용액을 약 1/6/0.2의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 과산화수소 산화제 용액과 혼합하여 또한 사용하였다. 그 후, 처리된 웨이퍼에 1분 동안 실온에서 1 중량%의 HF 용액에서 습식 화학적 처리를 하였고, 다음으로 원하는 광전지를 생산하기 위해 보통의 통상적인 광전지의 제조 단계를 수행하였다. 다른 군을 가공하는 동안 전극 발화 세팅을 일정하게 유지시켰고 선행 기술 군에 대해 최적 발화 세팅에 두었다. 전지에 대하여 그들의 전력 밀도 수준을 측정하였다(단위 mW/cm2, 단락 전류 밀도와 개회로 전압의 곱으로 정의됨, Jsc x Voc). 다음 표 1에 결과를 설명한다. A set of 25 neighboring poly-crystalline silicon wafers of size about 15.6 x 15.6 cm 2 with a thickness of about 180-200 μm was processed in industrial type in-line photovoltaic fabrication sequence. After emitter deposition and phosphorus glass removal with HF, the wafer with a partial phosphorusilicate glass layer on top of the wafer substrate was (1) acid treated solution of the invention at 40 ° C., (2) required for such a solution. Contact with no prior art PV-160 solution, or (3) no treatment solution, as a control at 70 ° C. The acidic treatment solution of the present invention comprises about 3.1% tetramethylammonium hydroxide, about 1.2% acetic acid, about 2.1% HF, about 0.8% 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol, about 0.8% ammonium hydroxide BOE solution comprising lockside, about 0.6% EDTA, about 91.5% water. The BOE solution was mixed with the hydrogen peroxide oxidant solution at a ratio of about 1/6 / 0.2 BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution. The prior art PV-160 solution was also used in admixture with the hydrogen peroxide oxidant solution at a ratio of BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution of about 1/6 / 0.2. The treated wafers were then subjected to wet chemical treatment in a 1% by weight HF solution at room temperature for 1 minute, followed by the usual conventional photovoltaic fabrication steps to produce the desired photovoltaic cell. The electrode firing settings were kept constant while the other group was being processed and placed in the optimal firing settings for the prior art group. Their power density levels were measured for the cells (unit mW / cm 2 , defined as the product of short circuit current density and open circuit voltage, Jsc x Voc). Table 1 shows the results.

Figure pct00001
Figure pct00001

실시예Example 2 2

약 180-200 μm 두께를 가진 약 15.6 x 15.6 cm2 크기의 25개의 이웃하는 다-결정 규소 웨이퍼의 세트를 산업용 유형 인라인 광전지 제조 순서로 가공하였다. 에미터 침착 및 HF로 인 유리 제거 후, 웨이퍼 기재의 상부에 부분적인 포스포실리케이트 유리 층을 가진 상기 웨이퍼를 (1) 40 ℃에서 본 발명의 산성 처리 용액, (2) 이러한 용액에 대해 요구되는 70 ℃에서 선행기술 PV-160 용액과 접촉시켰다. 본 발명의 처리 용액은 약 3.1% 테트라메틸암모늄 히드록사이드, 약 1.2% 아세트산, 약 2.1% HF, 약 0.8% 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올, 약 0.8% 암모늄 히드록사이드, 약 0.6% EDTA, 약 91.5% 물을 포함하는 BOE 용액을 포함하였다. 상기 BOE 용액을 약 1/6/0.8의 BOE/물/30% 과산화수소의 비로 과산화수소 산화제 용액과 혼합하였다. 선행 기술 PV-160 용액을 약 1/6/0.2의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 과산화수소 산화제 용액과 혼합하여 또한 사용하였다. 그 후, 처리된 웨이퍼에 1분 동안 실온에서 1 중량%의 HF 용액에서 습식 화학적 처리를 하였고, 다음으로 원하는 광전지를 생산하기 위해 보통의 통상적인 광전지의 제조 단계를 수행하였다. 다른 군을 가공하는 동안 전극 발화 세팅을 일정하게 유지시켰고 선행 기술 군에 대해 최적 발화 세팅에 두었다. 전지에 대하여 그들의 전력 밀도 수준을 측정하였다(단위 mW/cm2, 단락 전류 밀도와 개회로 전압의 곱으로 정의됨, Jsc x Voc). 다음 표 2에 결과를 설명한다.A set of 25 neighboring poly-crystalline silicon wafers of size about 15.6 x 15.6 cm 2 with a thickness of about 180-200 μm was processed in industrial type inline photovoltaic fabrication sequence. After emitter deposition and phosphorus glass removal with HF, the wafer with a partial phosphorusilicate glass layer on top of the wafer substrate was (1) acid treated solution of the invention at 40 ° C., (2) required for such a solution. Contact with prior art PV-160 solution at 70 ° C. The treatment solution of the present invention comprises about 3.1% tetramethylammonium hydroxide, about 1.2% acetic acid, about 2.1% HF, about 0.8% 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol, about 0.8% ammonium hydroxide BOE solution containing Said, about 0.6% EDTA, about 91.5% water. The BOE solution was mixed with the hydrogen peroxide oxidant solution at a ratio of BOE / water / 30% hydrogen peroxide of about 1/6 / 0.8. The prior art PV-160 solution was also used in admixture with the hydrogen peroxide oxidant solution at a ratio of BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution of about 1/6 / 0.2. The treated wafers were then subjected to wet chemical treatment in a 1% by weight HF solution at room temperature for 1 minute, followed by the usual conventional photovoltaic fabrication steps to produce the desired photovoltaic cell. The electrode firing settings were kept constant while the other group was being processed and placed in the optimal firing settings for the prior art group. Their power density levels were measured for the cells (unit mW / cm 2 , defined as the product of short circuit current density and open circuit voltage, Jsc x Voc). Table 2 shows the results.

Figure pct00002
Figure pct00002

실시예Example 3 3

약 180-200 μm 두께를 가진 약 15.6 x 15.6 cm2 크기의 25개의 이웃하는 다-결정 규소 웨이퍼의 세트를 산업용 유형 인라인 광전지 제조 순서로 가공하였다. 에미터 침착 및 HF로 인 유리 제거 후, 웨이퍼 기재의 상부에 부분적인 포스포실리케이트 유리 층을 가진 상기 웨이퍼를 (1) 25 ℃, 30 ℃, 및 40 ℃에서 본 발명의 산성 처리 용액, (2) 이러한 용액에 대해 요구되는 70 ℃에서 선행기술 PV-160 용액, 또는 (3) 대조군으로써 용액이 없는 것과 접촉시켰다. 본 발명의 산성 처리 용액은 약 3.1% 테트라메틸암모늄 히드록사이드, 약 1.2% 아세트산, 약 2.1% HF, 약 0.8% 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올, 약 0.8% 암모늄 히드록사이드, 약 0.6% EDTA, 약 91.5% 물을 포함하는 BOE 용액을 포함하였다. 상기 BOE 용액을 약 1/6/1의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 과산화수소 산화제 용액과 혼합하였다. 선행 기술 PV-160 용액을 약 1/6/0.2의 BOE/물/과산화수소 용액의 비로 과산화수소 산화제 용액과 혼합하여 또한 사용하였다. 그 후, 처리된 웨이퍼에 1분 동안 실온에서 1 중량%의 HF 용액에서 습식 화학적 처리를 하였고, 다음으로 원하는 광전지를 생산하기 위해 보통의 통상적인 광전지의 제조 단계를 수행하였다. 다른 군을 가공하는 동안 전극 발화 세팅을 일정하게 유지시켰고 선행 기술 군에 대해 최적 발화 세팅에 두었다. 다음 표 3에 결과를 설명한다.A set of 25 neighboring poly-crystalline silicon wafers of size about 15.6 x 15.6 cm 2 with a thickness of about 180-200 μm was processed in industrial type inline photovoltaic fabrication sequence. After emitter deposition and phosphorus glass removal with HF, the wafer with a partial phosphorusilicate glass layer on top of the wafer substrate was (1) acid treated solution of the invention at 25 ° C, 30 ° C, and 40 ° C, (2 ) Prior art PV-160 solution at 70 ° C. required for this solution, or (3) no solution as control. The acidic treatment solution of the present invention comprises about 3.1% tetramethylammonium hydroxide, about 1.2% acetic acid, about 2.1% HF, about 0.8% 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol, about 0.8% ammonium hydroxide BOE solution comprising lockside, about 0.6% EDTA, about 91.5% water. The BOE solution was mixed with the hydrogen peroxide oxidant solution at a ratio of BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution of about 1/6/1. The prior art PV-160 solution was also used in admixture with the hydrogen peroxide oxidant solution at a ratio of BOE / water / hydrogen peroxide solution of about 1/6 / 0.2. The treated wafers were then subjected to wet chemical treatment in a 1% by weight HF solution at room temperature for 1 minute, followed by the usual conventional photovoltaic fabrication steps to produce the desired photovoltaic cell. The electrode firing settings were kept constant while the other group was being processed and placed in the optimal firing settings for the prior art group. Table 3 shows the results.

Figure pct00003
Figure pct00003

상기 결과에서 보여진 바와 같이 본 발명의 조성물은 표면 저항 및/또는 전지의 전력 밀도 수준을 대조군과 비교하여 상당하게 증가시켰다. 혼합비를 변화시킴으로써, 과산화수소의 양을 현저하게 증가시킴으로써, 본 발명의 조성물은 PV-160과 비교하여 같거나 월등한 전력 밀도를 보여주었다. 그러나, PV-160 조성물이 상기 결과를 위하여 70 ℃의 온도를 요구하는 반면에, 본 발명의 조성물은 20 ℃ 내지 40 ℃의 온도에서 그렇게 할 수 있었다. As shown in the above results, the composition of the present invention significantly increased the surface resistance and / or power density level of the cell compared to the control. By varying the mixing ratio and significantly increasing the amount of hydrogen peroxide, the compositions of the present invention showed the same or superior power density compared to PV-160. However, while the PV-160 composition requires a temperature of 70 ° C. for the above results, the composition of the present invention could do so at a temperature of 20 ° C. to 40 ° C.

본원에서 본 발명의 특정 실시태양을 참고하여 본 발명을 설명하였지만, 본원에 공개된 발명의 개념의 기본 정신과 범위에서 벗어나지 않고 변화, 수정 및 변형을 가할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항의 기본 정신과 범위에 속하는 이러한 모든 변화, 수정 및 변형을 포함하는 것을 의도한다. While the invention has been described herein with reference to specific embodiments thereof, it is to be understood that changes, modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the inventive concepts disclosed herein. Accordingly, it is intended to embrace all such changes, modifications and variations that fall within the spirit and scope of the appended claims.

Claims (23)

자신의 상부 표면 상에 pn- 또는 np 결합 및 부분적인 포스포실리케이트 또는 보로실리케이트 유리 층 중 적어도 하나를 갖는 광전지용 박막 무정형 또는 단일- 또는 다-결정 규소 웨이퍼 기재를 (a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 중 적어도 하나를 증가시키기에 충분한 온도에서 충분한 시간 동안
0.01-10/0-100/1의 산화제 용액/물/BOE 용액의 비로 산화제 용액 및 임의로 물과 혼합된,
약 0.1 내지 약 20 중량%의 하나 이상의 테트라알킬암모늄 히드록사이드,
약 0.1 내지 약 5 중량%의 아세트산,
약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 비이온성 계면활성제,
약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 금속 킬레이트 시약,
약 0.1 내지 약 20 중량%의 암모니아 이온의 무금속 공급원,
약 0.01 내지 약 20 중량%의 플루오라이드 이온의 무금속 공급원,
100%까지의 나머지 양의 물
의 완충된 옥사이드 에칭(BOE) 용액을 포함하는 산성 처리 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는,
상기 웨이퍼 기재를 (a) 표면 저항 및 (b) 광전지의 전력 밀도 중 적어도 하나를 증가시키도록 처리하는 방법.
A thin film amorphous or single- or polycrystalline silicon wafer substrate for a photovoltaic cell having a pn- or np bond and at least one of a partial phosphosilicate or borosilicate glass layer on its upper surface, comprising: (a) the surface resistance of the wafer and (b) for a sufficient time at a temperature sufficient to increase at least one of the power densities of the photovoltaic cell made of the wafer;
Mixed with oxidant solution and optionally water at a ratio of 0.01-10 / 0-100 / 1 oxidant solution / water / BOE solution,
About 0.1 to about 20 weight percent of at least one tetraalkylammonium hydroxide,
About 0.1 to about 5 weight percent acetic acid,
About 0.1 to about 5 weight percent of one or more nonionic surfactant,
About 0.1 to about 5 weight percent of one or more metal chelate reagents,
From about 0.1 to about 20 weight percent of ammonia ion free metal source,
About 0.01 to about 20 weight percent of a metal free source of fluoride ions,
Remaining volume of water up to 100%
Contacting with an acidic treatment solution comprising a buffered oxide etch (BOE) solution of
And processing the wafer substrate to increase at least one of (a) surface resistance and (b) power density of the photovoltaic cell.
제1항에 있어서, 상기 처리가 약 20 ℃ 내지 약 70 ℃의 온도에서 발생하는 방법.The method of claim 1, wherein the treatment occurs at a temperature of about 20 ° C. to about 70 ° C. 7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 BOE 용액이 약 3 내지 약 6의 pH를 가지는 방법.The method of claim 1 or 2, wherein the BOE solution has a pH of about 3 to about 6. 4. 제3항에 있어서, 상기 BOE 용액이 약 4.3 내지 약 5의 pH를 가지는 방법.The method of claim 3, wherein the BOE solution has a pH of about 4.3 to about 5. 제1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화제 용액이 과산화수소를 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the oxidant solution comprises hydrogen peroxide. 제1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 BOE 용액이 테트라알킬암모늄 히드록사이드로써 테트라메틸암모늄 히드록사이드를, 하나 이상의 계면활성제로써 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올을, 및 하나 이상의 금속 킬레이트 시약으로써 EDTA를 포함하고, 산화제 용액이 과산화수소와 물을 포함하는 방법.The 3-ol of claim 1, wherein the BOE solution comprises tetramethylammonium hydroxide as tetraalkylammonium hydroxide and 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol as one or more surfactants. And EDTA as one or more metal chelate reagents, wherein the oxidant solution comprises hydrogen peroxide and water. 제6항에 있어서, 상기 BOE 용액이 약 3.1% 테트라메틸암모늄 히드록사이드, 약 1.2% 아세트산, 약 2.1% HF, 약 0.8% 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올, 약 0.8% 암모늄 히드록사이드, 약 0.6% EDTA, 약 91.5% 물을 포함하는 방법.The method of claim 6, wherein the BOE solution is about 3.1% tetramethylammonium hydroxide, about 1.2% acetic acid, about 2.1% HF, about 0.8% 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol, about 0.8 % Ammonium hydroxide, about 0.6% EDTA, about 91.5% water. 제7항에 있어서, 상기 BOE 용액을 1/6/0.2-1.0 범위의 BOE/물/30% 과산화수소의 비로 산화제 용액과 혼합시키는 방법. 8. The method of claim 7, wherein the BOE solution is mixed with an oxidant solution at a ratio of BOE / water / 30% hydrogen peroxide in the range of 1/6 / 0.2-1.0. 제7항에 있어서, 상기 BOE 용액을 약 1/6/0.2의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 산화제 용액과 혼합시키는 방법.8. The method of claim 7, wherein the BOE solution is mixed with an oxidant solution at a ratio of BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution of about 1/6 / 0.2. 제7항에 있어서, 상기 BOE 용액을 약 1/6/0.8의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 산화제 용액과 혼합시키는 방법. 8. The method of claim 7, wherein the BOE solution is mixed with the oxidant solution at a ratio of BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution of about 1/6 / 0.8. 제7항에 있어서, 상기 BOE 용액을 약 1/6/1의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 산화제 용액과 혼합시키는 방법. 8. The method of claim 7, wherein the BOE solution is mixed with an oxidant solution at a ratio of about 1/6/1 of BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution. 제9항에 있어서, 상기 처리가 약 20 ℃ 내지 약 70 ℃의 온도에서 발생하는 방법.10. The method of claim 9, wherein said treatment occurs at a temperature of about 20 ° C to about 70 ° C. 제1 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리가 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 효율성을 또한 개선시키는 방법.13. The method of any one of the preceding claims, wherein the treatment further improves the efficiency of the photovoltaic cell made of the wafer. 0.01-10/0-100/1의 산화제 용액/물/BOE 용액의 비로 산화제 용액 및 임의로 물과 혼합된,
약 0.1 내지 약 20 중량%의 하나 이상의 테트라알킬암모늄 히드록사이드,
약 0.1 내지 약 5 중량%의 아세트산,
약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 비이온성 계면활성제,
약 0.1 내지 약 5 중량%의 하나 이상의 금속 킬레이트 시약,
약 0.1 내지 약 20 중량%의 암모니아 이온의 무금속 공급원,
약 0.01 내지 약 20 중량%의 플루오라이드 이온의 무금속 공급원,
100%까지의 나머지 양의 물
의 완충된 옥사이드 에칭(BOE) 용액의 혼합물을 포함하는,
자신의 상부 표면 상에 pn- 또는 np 결합 및 부분적인 포스포실리케이트 또는 보로실리케이트 유리 층 중 적어도 하나를 갖는 광전지용 박막 무정형 또는 단일- 또는 다-결정 규소 웨이퍼 기재를 (a) 웨이퍼의 표면 저항 및 (b) 상기 웨이퍼로 만들어진 광전지의 전력 밀도 중 적어도 하나를 증가시키도록 처리하기 위한, 산성 처리 용액.
Mixed with oxidant solution and optionally water at a ratio of 0.01-10 / 0-100 / 1 oxidant solution / water / BOE solution,
About 0.1 to about 20 weight percent of at least one tetraalkylammonium hydroxide,
About 0.1 to about 5 weight percent acetic acid,
About 0.1 to about 5 weight percent of one or more nonionic surfactant,
About 0.1 to about 5 weight percent of one or more metal chelate reagents,
From about 0.1 to about 20 weight percent of ammonia ion free metal source,
About 0.01 to about 20 weight percent of a metal free source of fluoride ions,
Remaining volume of water up to 100%
A mixture of a buffered oxide etch (BOE) solution of
A thin film amorphous or single- or polycrystalline silicon wafer substrate for a photovoltaic cell having a pn- or np bond and at least one of a partial phosphosilicate or borosilicate glass layer on its upper surface, comprising: (a) the surface resistance of the wafer and (b) an acidic treatment solution for treating to increase at least one of the power densities of the photovoltaic cells made of the wafer.
제14항에 있어서, 상기 BOE 용액이 약 3 내지 약 6의 pH를 가지는 산성 처리 용액.The acidic treatment solution of claim 14 wherein the BOE solution has a pH of about 3 to about 6. 16. 제15항에 있어서, 상기 BOE 용액이 약 4.3 내지 약 5의 pH를 가지는 산성 처리 용액.The acidic treatment solution of claim 15 wherein the BOE solution has a pH of about 4.3 to about 5. 17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 산화제 용액이 과산화수소를 포함하는 산성 처리 용액.The acidic treatment solution of claim 14 or 15 wherein the oxidant solution comprises hydrogen peroxide. 제14 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 BOE 용액이 테트라알킬암모늄 히드록사이드로써 테트라메틸암모늄 히드록사이드를, 하나 이상의 계면활성제로써 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올을, 및 하나 이상의 금속 킬레이트 시약으로써 EDTA를 포함하고, 산화제 용액이 과산화수소와 물을 포함하는 산성 처리 용액.18. The 3-ol of claim 14, wherein the BOE solution comprises tetramethylammonium hydroxide as tetraalkylammonium hydroxide and 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol as one or more surfactants. And, as one or more metal chelate reagents, EDTA, and wherein the oxidant solution comprises hydrogen peroxide and water. 제18항에 있어서, 상기 BOE 용액이 약 3.1% 테트라알킬암모늄 히드록사이드, 약 1.2% 아세트산, 약 2.1% HF, 약 0.8% 3,5-디메틸헥스-1-인-3-올, 약 0.8% 암모늄 히드록사이드, 약 0.6% EDTA, 약 91.5% 물을 포함하는 산성 처리 용액.The method of claim 18, wherein the BOE solution is about 3.1% tetraalkylammonium hydroxide, about 1.2% acetic acid, about 2.1% HF, about 0.8% 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol, about 0.8 An acidic treatment solution comprising% ammonium hydroxide, about 0.6% EDTA, about 91.5% water. 제19항에 있어서, 상기 BOE 용액이 1/6/0.2-1.0 범위 내의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 산화제 용액과 혼합된 산성 처리 용액.The acidic treatment solution of claim 19 wherein the BOE solution is mixed with an oxidant solution at a ratio of BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution in the range of 1/6 / 0.2-1.0. 제19항에 있어서, 상기 BOE 용액이 약 1/6/0.2의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 산화제 용액과 혼합된 산성 처리 용액.The acidic treatment solution of claim 19 wherein said BOE solution is mixed with an oxidant solution at a ratio of BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution of about 1/6 / 0.2. 제19항에 있어서, 상기 BOE 용액이 약 1/6/0.8의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 산화제 용액과 혼합된 산성 처리 용액.20. The acidic treatment solution of claim 19 wherein said BOE solution is mixed with an oxidant solution at a ratio of about 1/6 / 0.8 BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution. 제19항에 있어서, 상기 BOE 용액이 약 1/6/1의 BOE/물/30% 과산화수소 용액의 비로 산화제 용액과 혼합된 산성 처리 용액.20. The acidic treatment solution of claim 19 wherein said BOE solution is mixed with an oxidant solution at a ratio of about 1/6/1 of BOE / water / 30% hydrogen peroxide solution.
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