TW201218407A - Method for fabricating a silicon wafer solar cell - Google Patents

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201218407 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於―種纟陽電池的製造枝，特別是關於一種 石夕晶片太陽電池的製造方法之濕製程表面處理流程（wet chemical surface treatment process flow )。 【先前技術】 習知一般矽晶片太陽電池的製造方法，例如圖丨所示的流 ’使用p型晶片作為基材，首先除去晶片表面的缺陷及使晶 片表面制絨化（surface texturization)(步驟丨〇丨）。接著，形成 p-n接面（步驟102 )，即藉由高溫磷擴散形成表面均勻的n_^pe 射極層（emitter layer)。然後，進行濕式化學製程除去表面磷 矽玻璃（ Phosphosilicate Glass; PSG)(步驟〗〇3 )，原因是在高 溫爐管内進行之磷擴散(POCb doping & diOlision)製程時"7 POC^及矽的反應會在晶片表面產生厚度約有20〜]0〇奈米 (nm)厚度的磷矽玻璃(psg)的絕緣層，所以後續必須去除 PSG層。其後’進行ρ·η接面（p_njuncti〇n)邊緣隔絕（edge isolation )(步驟104 )’除去晶片邊緣(即側面，Cdgcs)及晶片背 面因為碌擴散形成的η型寄生結構(parasitic n-type丨aycr)，以 防止製成太陽電池後會經由邊緣漏電流而造成正面與背面之 兩面短路(shunt) ’而使光電轉換效率大幅降低。然後，形成 鈍化層(passivation layer)及/或抗反射層（步驟105)，例如藉 由電漿化學氣相沉積(Chemica丨Vapor Deposition)鍍膜形成鈍 化層及/或抗反射層。最後，形成上下電極之一連串步驟（步 驟106 )，例如藉由網印機(stencil printer)塗佈電極塗層，印刷 電極圖型層後，進行燒結（co-firing)等步驟，而製成太陽電 池。其他矽晶片太陽電池的製造方法，可參考例如美國法定發 明登記（Statutory Invention Registration，SIR) H2207 II 以及美 國專利第4,070,689號。 201218407 此外’德國專利申請案DE10313127B4 (德國瑞納公司 (RhNA Sondermaschinen CjmbH))揭露一種防止矽晶片的兩 ，短路之方法’其包含除去晶片的背面之摻雜有鱗的寄生結構 4 (parasitic layer)。该方法係先進行濕飯刻邊緣隔絕及同時去 除背面的磷石夕玻璃，然後除去晶片雙面(或正面)的碟石夕玻璃。 依據上述，矽晶片太陽電池的製造方法，可如圖2所示的流 私，各步称之流程為115—，與圖】 的流程不同之處，在於先進行邊緣隔絕（♦丨s()丨ati()n :、步驟 Π3)，然後除去晶片雙面的磷矽玻璃（步驟丨丨4)，步驟η丨 係與圖1之步驟101相同’步驟112係與圖1之步驟1〇2相同， 步驟115係與圖1之步驟1〇5相同，以及步驟1]6係盥圖1之 步驟106相同。由於該方法在進行邊緣隔絕步驟前，射玻璃 ，存在於晶片上’所以此時邊緣隔絕步驟，較佳需要使用含氮 氟酸之酸性蝕刻液，例如硝酸與氫氟酸（un〇3+[1f)之混& 酸性溶液，以便同時蝕刻矽層與(磷矽玻璃)氧化層。/ σ 、然而於上該圖2所示邊緣隔、絕（步驟113)製造方法中， 為:同Β^Γ去除曰曰片肖面（或背面與侧面）之石夕層與碟石夕玻 塢’右使用之|虫刻溶液若接觸(例如喷濺或溢流)到晶片』下面或 正面外緣(periphery)，亦會對晶片正面之矽層 部 電轉換效料為獨。狀圖丨崎聽騎 造方法中，由於晶片正面之_玻璃已去除（步驟 = ，用之補細溶液若接_ “正面或正面鱗，亦合 =太％電池之光電轉換效率略為下降。以上兩例為圖 所示的習知流程中邊緣隔絕製造方法所會遭遇之問題。a 矽晶片太陽電池的結構及製程技術的發展，主要 電ίΐ效率及降低生產製造成本。針對提高光電 r如厂更材料、光封存（Hght trapping)技術、能帶卫 私（加d gap englneenng)、p_n接面深度（p n扣⑽丨加depth )、 4 S3 201218407 表面及整體鈍化（surface & bulk passivation)及抗反射層、表 面迅極（electrode engineering)技術、寄生電路短路（parasitic shunt circuit)等因素之製程改善。為了降低生產成本，新製程 技術及新製程設備正持續開發中，但其技術成熟度與設備穩定 度仍秦驗證及持續改良。因此，提高光電轉換效率及降低生產 製造成本之新的太陽電池之製造方法，仍為產業界亟欲發展 之重點。 【發明内容】 鑒於上述之發明背景，為了符合產業上之要求，本發明之 目的之一在於提供一種矽晶片太陽電池之製造方法，藉由表面 籲 濕裝程在正面形成淺接面(shallow junction)結構（其中正面為 朝向^射太陽光的面），使p_n接面成為淺接面，提高入射光 產生光電流(photo-current)的機率，因而提高太陽電池的光電轉 換效率。 此外，本發明之另一目的在於藉由濕製程表面處理的特定 流程，完成進行磷矽玻璃的去除，背面拋光與p_n接面邊緣隔 絕，及在正面形成淺接面結構’提高光電轉換效率，進而降低 太陽電^每瓦之生產製造成本。該特定濕製程表面處理流程為 先進行背面（即單面）的傘夕玻璃的去除；㈣在碎晶片正面 • 的磷石夕玻璃層，作為其後在濕敍刻背面拋光(backside polish) 與邊緣隔絕(=dge is〇lation)的步驟時的正面保護層’避免矽晶 片正面因矽層蝕刻液(si】icon ctchant)喷濺或溢流至正面而使制 絨化表面受損;再使晶片雙面皆接觸蝕刻液’進行雙面（即正 面與背面）的磷矽玻璃及氧化層的去除；最後使晶片雙面皆接 觸姓麻’微量姓刻表面之石夕層，使在正面形成淺接面(如丨丨〇w junct丨on)結構之濕製程流程。 ，為了達到上述目的’根據本發明一實施例提供一種太陽電 池之製造方法，其係包括以下步驟：晶片制賊化步驟；㈣接 面形成步驟；濕製程表面處理步驟；形成純化層及抗反射層步 驟；以及電極形成倾；其概為軸製程表面處理步驟包括： 201218407 去除ίί，#月用面1早面)碗石夕玻璃（Phosphosi】icatc Giass;PSG) 使該第—鞋=飯刻溶液，調整其液面高度_削， 面上的砂石曰2月面上的碌石夕玻璃或該晶片背面及側 層，其二㉟二旦f第一姻溶液無法姓刻背面及側面的石夕 的比率至二為m亥，谷f對二氧化石夕的敍刻率與對石夕之敍刻率 面對太陽朵；4 °亥阳片的正面，定義為形成太陽能電池 正面光入射的面），而晶片的背面定義為與 該第邊緣隔絕步驟，使用—第二侧溶液， 矽破璃之寺性為其對於石夕層之侧率相較對於鱗 璃層成為_4=1 該晶片正面上殘留的鱗石夕玻 液之二保4層，使正面上石夕層不受到第二_溶 面、側^鱼f f/夜面1^度使該第二|虫刻溶液接觸該晶片的背 觸該晶片晶片完全浸泡於第二钮刻溶液中），或接 、容液、側面與晶片正面的外緣(pedphery,第二飯刻 V ίί ί肢表面張力而只接觸晶片正面的外緣而不會溢流^ ^ ί(；：reter) 雷性> p-n接面去除’達到正面背面的邊緣 面之使n W的背面做些許拋光(Ρ°_來提高晶片背 κ 射率(ref]ectmty)。該晶片正面的矽層因為受到苴上 =?璃保麵蔽而未接觸該第二蝕刻溶液，因而該晶片正 面矽層之制絨結構不會被局部蝕刻及破壞； 片 阐- C"!雙面御玻璃（PSG)及氧化層去除步驟，使 〜^夜，同時接觸該晶片的正面與背面（即該晶片 則溶液中），除去該晶片表面上的卿玻璃 於上切晶片太陽電池之製造方法中，該 步驟更包括在正面形成淺接面(shalk)wj隱㈣結理 S] 6 201218407 使用-第四蝕刻溶液，接觸該晶片的 ===面4晶〜面的;·： ϊ，二=r第一靖液接觸二== :Γ曰曰ί的Gί (edges)，除去該晶片背面上_石夕玻璃口戈 步驟，使用一第二敍刻溶液;第_ ^^面拋光與邊緣隔絕 於石夕層之_率她液之—特性為其對 玻璃層成為- 於第二=;;)片的二即該晶， 的外緣(periphery, a液體表面張力而』| :1，與00片正面 晶片正面的邊緣而不合，2使弟二姓刻溶液只接觸 的背面^面與側面)曰進行，表面^的=部份面積），對Μ 以而（micro讀r)厚度的石夕層，，钱匕刻約〇·5 μη〜 生ρ-η接面去除，達到正面背 吏^曰曰片月面(及側面)之寄 面做些許拋光（polish)來提j隔絕’及使該晶片的背 (reflectivity)。該晶片正面的石夕^&片:面之反射率 保護層遮蔽而未接觸該笫二 201218407 制絨結構不會被局部蝕刻及破壞；以及進行一雙面磷矽破璃去 ，（PSG Removal)步驟，使用一第三蝕刻溶液，同時接觸节 晶>片的正面與背面（即該晶片完全浸泡於第三蝕刻溶液中），g 去該晶片表面上的磷矽玻璃及氧化層。 示 於上述晶片的濕製程表面處理製程流程，更包括在該晶片 ’面形成淺接面結構之步驟，使用一第四姓刻溶液，接曰 白曰勺正面與背面（即該晶片完全浸泡於第四蝕刻溶液中），蝕 矽晶片表面上20 nm〜200 nm (nano_meter)深度的矽層 x U面更接近^^表面，因而在太陽電池正面形成淺接面結 …广述實施例中，該第-關溶液可為包含_子之酸性 隱氯I酸(HF)水溶液），該第一酬溶液對二 1 ^夕、々蝕μ率與對矽之蝕刻率的比率至少為10:1，更理相、 咿热巧上.1 ’5亥第二姓刻溶液可為包含制生溶液(例如但不 化卸(K0H)水溶液或氫氧化納(Na0n)水溶液），該第 奸之雜溶_如料限於氫氟酸 mn乐—钱刻溶液包含選自下列群組之一者：氫氟酸 ϋνί安邮4?)、氣化氯錢氟乙酸 ==之=°，CAcid)。上述第二_= (Na2C〇3)'(K2co3)sr, 〇 包，自下列群組之一者:氫_、氟化銨、 乙酉夂。上述第四蝕刻溶液包含 ，缺-齓 氧化銨（TMAH )、^ 群之一者：四甲基氫 (】、i，diamine Pyroca:=#、鄰苯二酚的水溶液 y rd薦、虱氧化納、氫氧化鉀、碳酸納及碳酸钟/ 201218407 法，ί# —實施例提供—種太陽電池之製造方 fsr;形成鈍化層及抗反“步驟；

矽ίί去除;iia㈣面處理步驟流程包含:進行磷 光及邊緣隔絕牛,/ΐ片表面上的碟石夕玻璃；進行背面拋 接言曰晶片的邊緣之正面與f面電性隔絕及 二二其？〜Μ及在正面形成淺接面結構之步驟， 縱1^乳'匕錢（ΤΜΑΗ)或氮氧化鉀（Κ〇Η)溶液，接 =;曰片f正面與背面，蝕刻該晶片表面深度20賴〜200_ 的矽詹，在正面形成淺接面結構。 上述實％例中’於正面形成淺接面結構之步驟，银刻晶片 义面上石夕的厚度為2〇nm〜2〇〇nm，較理想為5〇腿〜2〇〇麵。 因此’根據本發明的石夕晶片太陽電池之製造方法，藉 定的濕製程表面處理流程，使用一滾軸傳送機構(r〇丨丨^ conveyor means) mbench equipment))沿7jc平方向運_晶丨來完射面獅玻璃去除 (PSG Removal)步驟，背面拋光及邊緣隔絕步驟，及雙面磷矽 玻璃及氧化層去除步驟，除可提高生產速率外，亦可提高生產 良率；又可在晶片正面形成淺接面結構，更可提高太陽電池的 光電轉換效率。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在以下 配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈 現。以下貫施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、 前或後等，僅是參考附加圖式的方向。 習知一般矽晶片太陽電池的製造方法，例如圖]所示，其 中步驟104的p-n接面邊緣隔絕(Edge Isolation)製程，可採用 雷射邊緣隔絕(Laser Edge Isolation)技術或濕蝕刻邊緣隔絕技 術。步驟104採用單面濕蝕刻技術時的邊緣隔絕技術，相較於 雷射邊緣隔絕技術可提升光電轉換率約0.1%。另外在習知單 201218407 面濕蝕刻邊緣隔絕技術中，蝕刻約〇 5 pm〜2叫 (o-meter)厚度的石夕層’可以將p型晶片邊緣及背面因為摻 雜及擴散製程而軸的寄^ n型結構（細咖 n-layer)去除’ 以防止製成太陽電池後會經由邊緣漏電流醋成正反面短路 (Shum) ’而使光電轉換效率降低。又例如圖2所示之另一種習 知f晶片太陽電池的製造方法，其中步驟113白勺pn接面邊緣 隔絕(Ldge isolation)製程，亦可採用雷射邊緣隔絕(L雛Edge Isolation)技術或濕|虫刻邊緣隔絕技術。 χ因此，習知主流的太陽電池之製造方法包括晶片制絨化步 14 : p-n接面形成步驟、濕钱刻psG去除⑽^^以驅^) 與邊緣隔絕(Edge Isolation)步驟、形成鈍化層及抗反射層步驟 以及甩極形成步驟，其中濕蝕刻psG去除與邊緣隔絕步驟包 含雙面PSG去除及p-n接面邊緣隔絕。目前，濕製程(雙面）pSG 去除與邊緣隔絕製程通常整合於一台線内機台（〇ne inline bench)内進行，例如德國瑞納公司（RENA Sondermaschinen GmbH：.)銷售之psg去除與邊緣隔絕之濕蝕刻設備（商品名為 in0xSldc )，或德國實密公司（Gebr. Schmid GmbH & Co.)的 PSG去除M邊緣&纟巴之濕触刻設備。圖3表示習知的太陽電池 之製造流程例之晶片結構示意圖，其中表示一 p型晶片 (ftype wafer)，31表示其表面n型層(n_iayer)，32表示磷矽玻 ，（PSG)層。圖3中，⑻首先使用一 p型晶片30 ; (b) p型 晶片30經過表面制絨後，進行磷擴散，得到表面具有η型層 31之晶片’同時晶片表面會覆蓋磷矽玻璃(pSG)層32 ;⑷使^ d液35的液面覆蓋該晶片，使該晶片完全浸潰於触刻液 中’除去晶片雙面的磷矽玻璃(PSG)層32 ; ((1)除去磷石夕破璃 (PSG)層32後，使蝕刻液36的液面接觸該晶片的背面，除去 为面的η型層31 ;最後於步驟⑻得到晶片的正面與背面在邊 緣電性隔絕（Wafer electrically dec0Upiecj 〇n the edges)之晶片。 此外’圖4表示習知的太陽電池之另一製造流程例之示意圖， 其中步驟⑻、（b)及(c)與圖3之步驟(a)、（b)及(c)相同，^於 201218407 二驟(d)，使蝕刻液36的液面接觸該晶片的背面及側面，因液 f豆的表面附著力，除去背面及側面的n型層31 於步驟⑻ 得到晶片的正面與背面在邊緣電性隔絕之晶片。 曰另一方面，圖5表示習知的太陽電池之另一製造流程例之 二片、、、σ構示思圖，该製造流程係先進行邊緣隔絕步驟，然後去 矽玻璃’（a) ρ型晶片3〇經過表面制絨後，進行磷擴散， =表面具有η型層31之晶片，其表面覆蓋_玻璃(pSG) f 32，（b)使蝕刻液37的液面接觸該晶片的背面及側面，因 液體的表面附著力，除去背面及側面的鱗石夕玻璃㈣印層32及 31 ’（〇使_液38的液面覆蓋該晶片，使該晶片完全 方;蝕刻液38中，除去正面的磷矽玻璃(PSG)層32。由於 造〜程在進行邊緣隔絕步驟時，御玻璃仍存在於晶片 ^所以此時邊緣隔絕步驟(b)中使用之酸性飯刻液37需要能 同日1刻石夕層與射玻璃，例如確酸與氫氣酸（hm)3+hf) 之混合酸性溶液，以便同時名虫刻石夕層與鱗石夕玻璃氧化層。 糊5所示邊緣隔絕（步驟(b))製造方法中， 除晶片背面(及/或側面)之〇型層31與鱗石夕玻璃 J f右使用之钮刻液37接觸(例如喷賤或溢流)到晶片 Sit面夕曰緣(periphery) ’亦會對晶片正面之石夕層造成钱刻 轉降。另於圖3與圖4所示 衣 中，由於晶片正面之•石夕玻璃(挪)層32已 ίΪ夕卜’曰若使用之朗溶液36若接觸到晶片正面或 k對晶片正面之矽層造成蝕刻而局部破壞晶片正 Y 口構’同樣使太陽電池之光電轉換效率略為下降。以 法所會遭遇之問題 所不之白知流程中邊緣隔絕製造方 根據本發明之第一實施例’為了進一 隔=流裎，本發明揭露了-種 I之衣Xe方法’參考圖6〜9 ’圖6表示根據本發明一實施 S] 201218407 結構示意圖.'圖7表 電池之製造方法的流程圖;圖的，片太陽 晶片濕製程表面處理製程的流程 X备明一實施例的矽 包括烟奴晶片制二t圖步 及抗il層之形成鈍化層 玻璃去除⑽ 刻溶液接觸該晶片的背面，或接片= 夜面使該第一钱 m為形成太陽電池後，面對太陽光的面 1緣;與正面相對的面。步驟232 .· “ 特性為並對吏用一第一1虫刻溶液’該第二1虫刻溶液之-率小很⑽朗之似彳率(eteh酸)比對树層之韻刻 層），調ϋ第_玻璃可作為正面石夕層之颠刻保護 接觸θ # ^接㈣晶丨的背面、側面及因《表面張力而 =二：卜:，^ G J㈣晶片進行背面拋光(Backside polish)，可提古:夕曰 以面高度，使該第二娜液接觸:以 1。側面’對該晶片的背面(與側面)進行表面餘刻= 12 S] 201218407 二；:蝕刻^Ί面磷矽玻璃及氧化層去除步驟()，使用 弗蝕到岭，夜，接觸該晶片的正面與背面， 及氧化層。該濕製程表面處理步驟流程2日3〇^更 二二，?接面結構之步驟（步驟234)，使用-第四 2〇X妾觸該晶片的正面與背面，姓刻晶片表面上厚度 nm nm巧石夕· ’在正面形成淺接面結構。 "沐二:也π參考圖6 ’⑻P型晶片30經過表面制織後，進 了 Γ 到表面具有n型層31及碟石夕玻璃(PSG)層32之

二2 =虫刻;夜4〇的液面接觸該晶片❺背面及側面，除去 ί ^石夕玻璃(PSG)層32，而保留正面之碟石夕玻璃 c)使蝕刻液41的液面覆蓋該晶片，使該晶片完 王/又/貝；刻’夜41中，除去晶片背面及侧面的n型層3丨，因

=面受觸石夕玻璃(挪)層32的保護，叙刻液41無法飯刻 =曰，面的η型層(η型⑪層）31 ;⑼使似彳液42的液面覆蓋 ，曰β片，完全除去磷矽玻璃32 ; (e)使蝕刻液43的液面覆蓋該 晶片，蝕刻液43蝕刻20nm〜200nm深度的矽層，形成正面之 ，接面結構；（胳到；的正面鮮面在侧面之邊緣電性隔絕 (e丨ecmcally decoupled on the edges )以及具有淺接面結構之晶 片0 ^其中，姓刻液40為第一蝕刻溶液，例如：氫氟酸(HF)、 r氟化鈿（NH4l·)、氟化氩銨（NH4HF2)、三氟乙酸(CF3C〇〇h， iriflu〇roaceticAcid)，較理想為氫說酸(HF ^ .，Η〇 ： (Na〇H) ^ ,K〇If^； ^納（NafO3)、碳酸鉀（K^CO3)，較理想為氫氧化鈉（Na〇H)、 氫氧化鉀（KOI-I)。独刻液42為第三钱刻溶液，例如：氫氟 酸、氣化銨、氟化氫銨、三氟乙酸，較理想為氫氟酸。蝕&液 43為第四蝕刻溶液，例如··四〒基氫氧化銨（rMAH)、乙二 胺與鄰苯二酚的水溶液（Ethylene-diamine Pyrocatech〇丨 water; EDP)、聯胺（hydrazine)、氫氧化鈉、氫氧化钟、碳酸鈉及碳 酸鉀，較理想為四f基氫氧化銨（TMAH)。 201218407 於另一實施例中，圖6中’步驟 造的製程，可以依據需要而省略。（）之域正面之淺接面構 此外’麥考圖7 ,於另—音i；i； /X 1 rU 驟(c)局部不同外，其餘步驟( )、 ’除步驟⑹與圖6之步 (b) ^ (d)^(e),S ^t ^ 6 "(a) ' 僅接觸到該晶片背面、側面 j走，4液4】的液面 periphery)，除去背面及側面之:外緣伽咖如 :(=)層32賴’糊 於上述，該濕製程表面處理步驟流程之 仆展月抛光及邊緣隔絕步驟與雙面碟石夕玻璃及氡 化層去除步驟之間，以及雙面__及氧化層 ^ 正面形成淺接面結構之步驟之間，可更包 -S Λ ^(dei〇nized wate^D^t；r；lil7e) ==之藥液(酬液)殘留於晶片表面，影:二 的同Β士 if Ιί 丁。在步驟210，進行晶片制絨化 步賢，:丨\ 片表面的缺陷。步驟22G之ρ_η接面形成 ^例如错由摻雜及擴散製程(d〇ping咖鑛㈤加^嶋 mr、上述第—伽彳雜包含選自下列群組之—者：氫氟酸 (NH4HF2)及三說乙酸 ΐΐί fuo聰etic Ac♦上述第二綱溶液包含選自 =Γ之 氫1(Na㈣、氫―（讎> 碳 =(，03)及碳酸钾（K2C03)。上述第三飯刻溶液包含 自下列群組之一者：氫氟酸、氟化銨、氟化氫銨及三氟乙酸。 [S] 201218407 上述第四飿刻溶液包含選自 (TMAH)、乙二胺^ /列群組之—者：四子基氫氧化銨 Pyrocatecho! water; EDP) Ethylene-diamine 化鉀、碳酸鈉及碳酸^㈣（Μ阳1此）、氫氧化納、氫氧 9、二詳:田口兒明根據本發明的濕製程表面處理步驟，來考 理步驟230包含步驟231〜233，而濕製程 刻梦程。於牛 1驟面石神石夕玻璃去除步驟為一晶片之單面濕飯 進行f面卿玻璃去除(PSGRe_aD， 面L斑、户絡^ '谷液’接觸該晶片的背面與邊緣，除去該晶片背 Ϊ 玻璃，且第—㈣溶液無祕刻背面及側 ^作為弟一_液’可使用氫敗酸水溶液。於步驟 ^而^曰片背___與側面上_石夕玻璃，保留晶 =正面^ont_slde) _石夕玻璃I ’作為一正面石夕層之保護 驟日守’因為使用的化學1虫刻液會與石夕產生作用而 ’右在此步驟中有化學蚀刻液噴濺或溢流到晶片正 1壞沒有碟石夕玻璃保護層的表面制絨化結構，使晶 ίίΐΐί為升高。此步驟231，進行晶片背面射玻璃的 2η ί t片正士面的碌石夕玻璃層相當重要’因為若晶片正面 合ς二冓在後續製程中被局部破壞，則該局部區塊之反射率 Γϋΐ至16%〜30%以上，因此突顯在晶片正面暫時留下鱗 為钱刻保護層(EtchMask)的需要，以便於後續製裎 中保δ又表面制賊化的結構。 ^步驟231中使用酸性化學侧，去除在前段步驟DO之 Γίΐ ff製程中P0Cl3及石夕的反應在晶片表面產生厚度例 ^有5G_的卿玻璃層，因為則反應只需要去除鱗石夕玻 虫刻到石夕層’故化學敍刻液選用對鱗石夕玻璃(PSG)與對 石1 icon)糊率選擇比㈣ectivity ra⑽很大的驗酸㈣水 浴液，如，，當背面磷矽玻璃被蝕刻完後蝕刻反應幾乎就停 止’因為氫氟酸水溶液幾乎無法蝕刻矽。 了 201218407 hf對磷矽玻璃的蝕刻反應式為：Si〇2 + 6HF — 112紐6 + 2〇其生成物H2SiF0會溶於水而達到姓刻鱗石夕玻璃的效 果。於步驟231需去除約為50 nm之PSG，可選用濃产約為 lOwt%的HP蚀刻液，測量其_率約為4〇職=1藉 1 適度增加1IF之濃度及溫度，來保持製程時間在一定範圍内， 例如為—分鐘内，以達到Si〇2(或PSG)蝕刻率為50〜丨00 nm/min。 ,然後，可使用去離子水（DI water)清洗晶片後，準備進 行步驟232。

f驟232之濕姓刻背面抛光及邊緣隔絕步驟為一晶片背 一之單面蝕刻製程。於步驟232，進行邊緣隔絕步驟，使用第 j刻溶液，調整該第二侧溶液液面高度(liquid levd)，使 =一二蝕刻溶液接觸該晶片的背面與正面（即該晶片完全浸泡 二蝕刻溶液中），或接觸該晶片的背面、側面及因液體表 #丨^力/而接觸晶片正面的外緣(Periphery)，對該晶片的背面與 亦σ進^亍表面触刻，使該晶片的正面與背面在邊緣電性隔絕； 二I二°周整该第二1虫刻溶液液面高度，使該第二敍刻溶液接觸 =的背面’或背面與側面，對該晶片的背面(與側面)進行 刻，使該晶片的正面與背面在側面電性隔絕。作為第二 X1 ，可使用例如氫氧化鉀（K〇H)等鹼性溶液。 报# 232的目的’在於除去晶片的側面及背面因為磷擴散 二4 1型寄生結構(parasitic n-bpe layer)，以防止製成太陽 兩經由邊緣漏電流而造成正反面短路(shunt),而使發 ίίί大幅降低I關時在背面姓刻約〇·5 μΠ1〜15，厚度 面可以在背面形成較平坦的表面結構，而比較平坦的背 略结構叮略微提高背面内反射率⑽ternal reflectivity)，可 加内反射之紅外線光子被p_n接面吸收之機率。依照業 ^ =經驗’此背面平坦化技術可有效將光電轉換效率額外提 升、、勺略0·〇5% 至 〇.1 〇/〇。 於步驟232，對於第二姓刻溶液，需考慮單晶晶片與多晶 201218407 晶片製程均須適用。-般而言，為達到去除晶片邊緣 P-η接面之邊緣隔絕效果，矽之蝕刻深度需求約為 〜Ιμπι (miCr〇-meter)之範圍。而為達到背面拋光 '力罢，·= 姓刻深度需求約為1 μηι〜15μηι之範圍。 ^二侃彳雜可使祕健_，例如氫氧 達到背面拋光及邊緣隔絕之效果。氫氧化鉀侧 ^夜 C至蚊，濃度2〇wt%之條件。然後，可使用去用 water)清洗晶片後，準備進行步驟233。 >、丄 步驟233的雙面磷㈣璃及氧化層去除步驟為一晶片之 雙面飯刻製程，於步驟233，使用第三触刻溶液，侧 面的财玻璃及背面殘留之微量氧化層。導因於步驟23曰】曰 面=玻璃去除時’在晶片正面暫時留下•夕玻璃層做為步驟 232的正面保瘦層（EtchMask) ’於本步驟2刃除去。 *於步驟232，對於第三钱刻溶》夜，選擇與步驟231相同的 酉夂性化學制’可氫氟酸（HF)。—般而言 層，一般HF溶液之·夕玻璃(PSG)或氧化層(Si(^) 钱刻均疋過飯刻(Over Etching)。 HF _石夕玻璃的飯刻反應式為：Si〇2 + 6hf 〇 H2SiF6 + 2二，生成物1-1娜6會溶於水而達到侧麟石夕玻璃的效 5。^=33需去除約為5〇 nm ^PSG，可選用濃度約為 =。-蝕刻液，測量其I虫刻率約為4〇画/_。可藉由 適=加之濃度及溫度，來保持製程時間在一定範圍内， 歹1 口 :、' 一’刀名里’以達到Si〇2 (或PSG)触刻率為50〜100 nm/min ° r牛去離子水(DI water)清洗晶片後，準備進 丁乂’’ \ ^ ’或者不進行步驟234，進行步驟240及250。 έ士样方、234的情況’本步.驟234的在正面形成淺接面 1之=^雙面_之製程，在正面形成淺接面(shaii〇w T:1二:ι曰V主係使用第四蝕刻溶液’接觸該晶片的正面與 月 x日日表面上厚度20 nm〜200 nm(nano-meter)的矽 S] 201218407 層在正面形成淺接面結構。於正面背面均蝕刻2〇 nm〜2〇〇 之石夕層，更理想為nm〜1⑻⑽之石夕層，使正面達到淺 接面。 =巧p_type太陽能電池皆以n-type射極(Emitter)端面為 f =又光面，由於較短波長光在矽晶格(lattice)中吸收係數琳) ’其入射光能量密度比(Ρ/Ρ〇)隨晶格深度很快衰減 ，但短波長光所具有的能量(^)較二極體能隙 gaP_尚，轉換成光電流之機率高，所以太陽電池接面深度需針 1短波長光源設計。當p_n接面深度(p_nd卬出)太深 ^ S使射極(Emitter)表面形成一層「光學無效層」（〇f)tically :ad layer )热法以較咼效率來吸收入射光及產生光電流，因而 降低太陽能電池的光電轉換效率。另外，半導體在表面吸收光 ，而^生電子電洞對，若p_n接面深度太深，則電洞會在到達 ί極I極接面之前即產生復合(rec〇mbinati〇n)之機率提高造 j光c€ /’il t小，所以在太陽電池射極接面深度需為淺接面 (^hallow junetiGn)。但淺接面技術可能會帶來其他負面的影 音。例如射極(Emitter)金屬燒結時擴散接觸到p型基板而導致 ，路(Shum)的問題，需配合後續高溫燒結製程溫度的調整， 來避免射極(負電極)金屬燒結時擴散接觸到下層p型基板而導 ，短路’ H]此以濕朗去除表面―層碎晶時钱聰度不能太 大。因為對矽晶片之姓刻深度只需要有2〇議〜2〇〇 _，所以 Ϊ以ϊίΐ —起進行石夕_ ’而不會對P型基板背面有負面影 曰，亦即步驟234可使用雙面矽蝕刻之製程。 方、234，使用驗性|虫刻液，例如氫氧化卸（κοκ)， U使用四甲基氫氧化録（ΤΜΑΗ)、乙二胺與鄰苯二齡的水 /合液（jCthylene-Dmmine Pyrocatechol water; EDP)。使用 ΚΟΗ 蝕刻液的化學反應式為

Si+20I-r+4H2〇->Si(〇H)2++2H2+4〇H- 〇 igf , ^ 2 之範圍’以形成淺接面電極（祕㈣二)， 作為第四1虫刻溶液’軸TMAH及EDp對石夕與二氧化石夕的蝕 S] 18 201218407 刻率選擇性(sdectMty)比較高（分別約為_:】及圆〇:ι)， ^具有毒性’較理想為氫氧化鉀（KOH)水溶 對㈣二氧切的㈣轉擇性比為 . 1 2即使用KOH水溶液時，當韻（Si)之 罙㈣，二氧化石夕層（Si〇2)之飯刻量約為〇 〇 度， 而射玻璃(PSG)之触刻量則大 溶液的濃度，依據峨望綱幽如_ μ二f(匕^ H可^用㈤丽.邮重量比為1 : 4之氫氧化鉀水溶液。 I猎由適度增加KOH之濃度及溫度，來保持製程時間在一定

靶圍内，例如為一分鐘，以達到矽蝕刻率為2〇 nm〜2〇〇 nm/min。 然後’可使用去離子水（DI watef)清洗晶片，進行乾燥 後，準備進行步驟240及250。乾燥例如可藉由熱風加熱乾燥。' 步驟240之形成鈍化層及抗反射層步驟，例如可包含形成 鈍化層及抗反射層，或只形成鈍化層，而步驟25〇之電極形成 步驟，例如可包含塗佈電極塗層（silverpastedectr〇de)，及對 5亥至層進行燒結（co-firing )。 、上述步驟23卜232'233及234的實施方式，例如可藉由 一滾軸傳送機構（roller conveyor means )(例如濕製程機台(wet bench eqUipment))沿水平方向傳送晶片，該傳送機構^由複 數滾軸(或浪輪)及液面控制機構所構成。藉此，可提高生產速 率，例如傳送1200〜3600片晶片/小時，即每小時之晶片生產 量例如為1200片〜3600片。 藉由第一實施例的矽晶片太陽電池之製造方法，除可提高 生產速率外，亦可提高生產良率，又可提高太陽電池的光電轉 換效率。 根據本發明之弟二貧施例，揭露一種晶片的濕製程表面處 理製程流程（process flow),其係適用於矽晶片太陽電池之製 造方法’該濕製程表面處理製程流程包含上述步驟231、232 及233，可更包含上述步驟234。本實施例的濕製程表面處理 201218407 製^程之實施方式，與上述第—實施例相同。 例 相同地’本實施例的濕製程表面處理程流程，可^相同的滾 構（例如濕製程機台）沿水平方向傳送^。如此， ΪΙίϊί產Ϊ率外，亦可提高生產良率，又可提高太陽電池 的光電轉換效率。 ^者，根據本發明之第三實施例，揭露一種石夕晶片太陽電 '/之4造方法，其特徵在於進行上述步驟234，在正面形成淺 接面結構，其他製程與先前技術之製造方法相同。如此，藉由 正面淺接面結構，可更加提高太陽電池的光電轉換效率。

綜上所述’根據本發明之矽晶片太陽電池之製造方法及濕 製裎表面處理製程流程，除可提高生產速率外，亦可提高生產 良率，又可k南太陽電池的光電轉換效率。 以上雖以特定實施例說明本發明，但並不因此限定本發明 ，範圍，只要不脫離本發明之要旨，熟悉本技藝者瞭解在不脫 離本發明的意圖及範圍下可進行各種變形或變更。另外本發明 的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部 目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利 文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。 【圖式簡單說明】 圖1表示根據先前技術的矽晶片太陽電池之製造方法的流程 圖。 圖2表示根據先前技術的矽晶片太陽電池之製造方法的另一 流程圖。 圖3表示習知的太陽電池之製造流程例之示意圖。 圖4表示習知的太陽電池之另一製造流程例之示意圖。 圖5表示習知的太陽電池之另一製造流程例之示意圖。 圖ό表示根據本發明一實施例之太陽電池的製造流程示意圖。 圖7表示根據本發明另一實施例之太陽電池的製造流程示意 圖。 圖8表示根據本發明一實施例的矽晶片太陽電池之製造方法 201218407 的流程圖。 圖9表示根據本發明一實施例的濕製程表面處理的流程圖。 【主要元件符號說明】 30 · p型晶片 31 : η型層(η型碎層） 32 :磷矽玻璃（PSG) 35, 36, 37, 38, 40, 41, 42, 43 :蝕刻液 101,111 :表面缺陷去除及表面制絨化 102, 112 :形成ρ-η接面 103, 114 :雙面去除磷矽玻璃 104, 113 : ρ-η接面邊緣隔絕 105, 115 :形成鈍化層及抗反射層 106, 116 :形成上下電極 210 :晶片制絨化 220 :形成ρ-η接面 230 :濕製程表面處理 240 :形成鈍化層及抗反射層 250 :形成電極 231 :背面磷矽玻璃去除 232 :邊緣隔絕（及背面拋光） 233 :雙面磷矽玻璃及氧化層去除 234 :在正面形成淺接面結構 21

Claims (1)

1. 201218407 七、申請專利範圍： 驟 為 1·-種碎晶片太陽電池之製造方法，其係包括以下步驟： 晶片制絨化步驟；p-n接面喊步驟；濕製程表面處理 形成鈍化層及抗反射層步驟；以及電極形成步驟；其特徵 該濕製程表面處理步驟流程包括： “進行—背面财玻璃去除（PSG Rem_ )步驟，使用-繁 液面/該第—侧溶液接觸該晶片的背面， 3 面’除去該晶片的背面上_石夕玻 射的面:而晶片陽電池後，光入 進行一邊緣隔絕(Edge Isolation)步驟，佶用一货 液，調整液面使該第二!虫刻溶液接觸 ^一^-_浴 只接觸該晶片的背面、側面及正面與背面，或 ?J^nPhery) 5 日日片的正面盘背面A曰yAA、良泣土 丁表面名虫刻’使δ亥 進仃一雙面磷矽玻璃及氧化層去驟，以及 =，接觸該晶片的正面與背面；:㈡用-第綱 螭及其他氧化層。 ，、古。乂日日片表面上的磷矽玻 處理以項_之方法’財關製程表面 •在進行該邊緣隔絕步驟德，推;^户τ junction)結構之步驟 — 面形成淺接面(shallow ，面，钱刻晶片表面上的石夕二溶f ’接觸該晶片的正面 曰曰片正面之表面的距離，^ 正面的p-n接面與 3·如申請專·除 、、之方法，其令該邊緣隔絕步 S] 22 201218407 驟，使用該第二蝕刻溶液，在 (micro-meter)厚度的矽層 j 灼 〇·5 Mm〜15 μηι 背面拋光(BacksideP〇iish)效表面結構，實質上達成 如申請專利範圍』2 接面結構之步驟中，晶片正面上去，其中該正面形成淺 200 nm(nan〇-meter)的厚度。·夕曰之蝕刻量係為20 nm至 5. 如申請專利範圍第^員所述之方法， 液為包含氟離子之酸性溶液，誃 丨、〜第蝕刻溶 第二Ί虫刻溶、、存A ~人知^ π 第—钱刻洛液為驗性溶液，該 弟一蝕到冷,夜為包含齓離子之酸性溶液。 6. 如申請專利範圍第2項所述之方 液為包含敦離子之酸性溶、$ #筮 。人 谷 、凉i 第二钱刻溶液為包含鹼性溶 液為包含驗性溶液。 道4心四姓刻浴 7·如申請專利範圍第5項所述之方法， 其中^第-钱刻溶液包含選自下列群組之—者：氯氣酸 化^(卿）、I化氫錢（贿及三氟乙酸 3^υυκ, 1 rifluoroacetic Acid); mai丨觀液包含選_T順組之—者：氫氧化納 (K2C0).、虱氧化鉀（Κ〇ΙΙ)、碳酸鈉（Na2C()3)及碳酸鉀 中該第三触刻溶液包含選自下列群組之-者：氫_、 氟化鉍、氟化氫銨及三氟乙酸。 8·如申請專利範圍第6項所述之方法， 1 i中該第—⑽溶液包含選自下列群組之—者：氫氟酸、 既化叙、氟化氫銨及三氟乙酸； ，中該第二蝕刻溶液包含選自下列群組之一者：氫氧化 鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉及碳酸鉀； ^其中該第三蝕刻溶液包含選自下列群組之一者：氫氟酸' 敗化銨、氟化氫銨及三氟乙酸； 其中該第四蝕刻溶液包含選自下列群組之一者：四曱基氫 Γ 23 201218407 氧化銨(ΤΜΑΗ)、乙二胺與鄰苯二自⑽水溶献 Pymcatechol water; EDP)、聯胺（hydrazine)、氫氧化納 化舒、^^酸納及碳酸鉀。 利範圍第1項所述之方法，其中該濕製程表面 處係精由滾軸傳送機構（r〇Uer c〇nvey〇r % 水平方向傳送晶片，依序進行該濕製程表面處理步驟 2 步驟’賴製程表面處理步驟流程之各步驟之間，即該 石夕玻璃去除步驟與該邊緣隔絕步驟 與該雙_魏觀氧崎絲倾之間，更包 片(祕以nnSe)步驟，利用去離子水（deicWd water)丁清;;洗 10.如申請專利範圍第2項所述之方法，苴 步驟流程係藉由滾軸傳送機構沿水平方向傳=== 序進行S亥濕製程表面處理步驟'& 、阳片，依 理步驟流程之各步驟之間，即=ζ驟:該濕製程表面處 緣隔絕步驟之間，該邊緣隔絕步;該驟與該邊 去除步驟之間，以及該雙面鱗石夕玻 i f破~及乳化層 正面形成淺接面結構之步驟之間 去2驟與該在 用去離子水清洗晶片。 疋匕3進仃—清洗步驟，利 η. —種矽晶片的濕製程表面 石夕晶片太陽電池之製造方法 ，其係適用於 以下步驟： …衣輊表面處理製程流程包含 進仃-㈣射玻射 整液面使該第一蝕刻溶液接觸該：-弟-蝕刻溶液，調 背面及側面，除去該晶片的背面^ ’或接觸該晶片的 面及側面上的磷矽玻璃，复、夕牛矽破璃’或該晶片的背 刻率與_之_率的比率至^_容液對二氧化石夕的姓 義為形成太陽電池後，光入而·1，該晶片的正面，定 面相對的面； 、’而晶片的背面定義為與正 進行一邊緣隔絕步驟，使 使用—弟二_溶液，調整液面使 S] 24 201218407 的背面與正面，或只接觸該晶片的 ㈣Pheiy)，對該晶片之的：面張力而接觸晶片正面的外緣 正面與背面^θθ曰y月面”側面進行表面蝕刻，使該晶片的 decoupled) > ^ ^ j± ^ ^ (electrically 化物之敍i率的比液對石夕之飯刻率與對鱗石夕玻璃氧 Ι-ΐί 率(ngraierati〇)至少為5:】，以及 溶液化層去除步驟’使用一第三侧 璃及氧^ 面與背面，除去該晶片表面上_石夕玻 程，^申請專利範圍第11項所述之濕製程表面處理製程流 正面與背面，_晶片表面上的石夕層，減少f片=該晶片的 接面與晶片正面之表面的距離，而正面么P-η 13.如申請專利範圍第u項所 構二 其中該邊緣隔絕步驟，係實f上同時處，程流 (BacksidePoHsh)，提高該晶片背面的反射率。曰片進订月面拋光 14·如申請專利範圍第u項所述之渴 程，其係藉由滾軸傳送機構沿水平方、^曰王理4程流 製程表面處理步驟之各步驟，該渴事 ^曰片’依序進行濕 步驟之間，即該背面_玻璃去程之各 間，以及該邊緣隔絕步驟與該雙面磷矽 二t、，·彖隔絶#驟之 之間，更包含進行-清洗步驟，利用去除步驟 15. Μ請專利範_ 12項所述之濕 私，其係藉由滾轴傳送機構沿水平方向傳^曰王表面處理W程流 製裎表面處理步驟流程之各步驟；該渴片，依序進行濕 私之各步驟之間，即該背面碟石夕麵面處理步驟流 驟之間，該邊緣隔絕步驟與該雙面•夕破广、，該邊緣隔絕步 之間’以及該雙面碟石夕玻璃及氧化層去^及氧化層去除步驟 太丨示少驟與該在正面形成 25 S] 201218407 淺接面結構之牛輙 離子 水清洗晶片 16.—種. 次法冰曰μ 乂‘之間，更包含進行一清洗步驟，利用去 晶 月制钟t晶片太陽電池之製造方法，其係包括以下步驟·· 驟；妒点姑二s步驟；P_tl接面形成步驟；濕製程表面處理步 為’·· y、匕層及抗反射層步驟；以及電極形成步驟；其特徵 5亥濕製程表面處理步驟流程包含： 驟：藉由滚輛傳送機構沿水平方向傳送晶片，俊序進行下列步 曰曰片？=5璃去除步驟’使用一第一蝕刻水溶液，除去該 阳片表面上王#或背面的磷矽破螭(psG)，其 犧刻率高於财祕刻率，該晶“正面1 電池後’光入射的面’而晶片的背面定義為與正 曰只邊緣隔絕步驟’使用一第二钱刻水溶液，使守 阳片的正面射面在“的邊緣達成電性隔絕；使。玄 進行在正面形成淺接面結構之步 ΐ片=該晶片的正面與背面，飯刻晶片 淺接面結構；以及， 之距離’在正面形成 在该濕製程表面處理步驟流程中各步驟 一清洗步驟，利用去離子水清洗晶片。 更匕3進仃 26 S3