專利名稱：一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以晶硅材料為襯底的高效太陽能電池制造領(lǐng)域，具體涉及到一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝。
背景技術(shù)：
一般帶有選擇性發(fā)射極的背鈍化太陽電池因其結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)可獲得較高的轉(zhuǎn)換效率而備受研究關(guān)注。這種電池結(jié)構(gòu)有兩方面主要特征首先是在將要形成正面電極的下方及附近區(qū)域生成摻雜濃度相對(duì)較高且結(jié)區(qū)較 深的重?cái)U(kuò)散場(chǎng)，而在正面其它位置生成摻雜濃度較低且結(jié)深較淺的輕擴(kuò)散區(qū)域，從而在有效降低接觸電阻的同時(shí)增加電池對(duì)短波的相應(yīng)以提高光電轉(zhuǎn)換效率；另一方面，在電池背面采用疊層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)以加強(qiáng)背表面鈍化及提升背面陷光效率。故此種高效電池結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片的預(yù)處理提出了新的要求，尤其是須在正面實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量金字塔絨面結(jié)構(gòu)的同時(shí)要求對(duì)背面進(jìn)行單面拋光的處理。實(shí)際生產(chǎn)中往往需要在電池制作工藝?yán)镆胍慌_(tái)單面拋光清洗機(jī)，這樣也就大大增加了電池每瓦的成本，此外，前道工序加工后已經(jīng)變得較薄的硅片再經(jīng)一次單面拋光處理，也將使得對(duì)碎片率的控制變得更加不易。傳統(tǒng)的晶硅太陽能電池的清洗制絨工藝，如圖I所示，來料硅片經(jīng)過高濃度堿液粗拋去損傷后進(jìn)行純水洗滌，純水洗滌后采用低濃度堿加入異丙醇或其他清洗制絨方式進(jìn)行清洗制絨，清洗制絨后經(jīng)純水洗滌后采用鹽酸和雙氧水洗滌，再次進(jìn)行純水洗滌后用氫氟酸浸潰，浸潰后經(jīng)純水洗滌和干燥后進(jìn)行下道單面拋光處理，單面拋光處理需引入單面拋光清洗機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，可簡便有效地滿足高效電池制作過程中對(duì)薄硅片襯底的單面清洗制絨的要求，無需額外增加清洗機(jī)臺(tái)，從而節(jié)省設(shè)備成本。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟(I)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。(2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為5 45m，此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光狀。(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為30 IOOnm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜。(4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為4 10 y m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀。
(5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入2. 0wt% 10. 0被％氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間5 15min。進(jìn)一步地，步驟(5)之后還具有以下步驟(6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗漆去除無機(jī)金屬離子,然后再經(jīng)I. 0wt% 5. 0wt%氫氟酸溶液脫水處理30 180s ;再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理。(7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理交替進(jìn)行I 3次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化表面的氫飽和表面，所述的高濃度強(qiáng)酸為70wt% 72被％濃度的高氯酸，或者65wt% 69wt%的濃硝酸,或者體積比為I: I的96wt%濃硫酸和45wt%過氧化氫溶液，氧化處理溫度80 120°C，氧化處理反應(yīng)時(shí)間5 30mi n，所述的低濃度氫氟酸為I. 0wt% 3. 0wt%氫氟酸溶液,氫氟酸處理時(shí)間為60 180s。
進(jìn)一步地，步驟(6)中初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI :NH40H:H202=5: I: I的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH40H:H202=6: I: I的溶液，初次RCA洗滌與第二次RCA洗滌處理時(shí)間均為10 30mi n，處理溫度均為65 85°C。進(jìn)一步地，步驟(I)中將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為5 15min，RCA溶液為體積比DI:NH40H:H202=3:1:1 — 5:1:1的溶液，RCA溶液處理溫度65 85。。，處理時(shí)間5 20min,其中氫氟酸濃度為I. 0wt% 10. 0wt%,氫氟酸浸潰時(shí)間I 5min。進(jìn)一步地，步驟(2)中使用堿液或混合酸液將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，使用的堿液濃度為15wt% 45wt%，堿液溫度70 80°C，堿液反應(yīng)時(shí)間3 lOmin，或者，常溫條件下使用的混合酸為含有硝酸和氫氟酸的混合溶液，硝酸和氫氟酸體積比20:1 50:1,硝酸濃度為65wt%,氫氟酸濃度為45wt%。進(jìn)一步地，步驟(3)中氮化硅類或氧化硅類薄膜為SiOx，SixNy或SixOyNz，鍍膜溫度為200 4000C o進(jìn)一步地，步驟(4)中把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶液，堿溶液為I. 0wt% 5. 0wt%的NaOH溶液或KOH溶液，堿清洗所需溶液中具有體積比6 10%的異丙醇，堿清洗制絨處理溫度75 100°C，處理時(shí)間15 45min。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明先使得硅片上、下表面形成拋光表面，在制絨前在已拋光的硅片單一表面沉積保護(hù)膜，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為4 10 金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀，將保護(hù)膜刻蝕去除后即可還原硅片未制絨單一表面的拋光狀，簡便有效地滿足高效電池制作過程中對(duì)薄硅片襯底的單面清洗制絨的要求，同時(shí)，還可通過進(jìn)一步的表面形貌優(yōu)化及鈍化處理步驟顯著提高表面化學(xué)鈍化的質(zhì)量。該工藝的實(shí)施可與產(chǎn)線常規(guī)的槽式堿制絨設(shè)備結(jié)合使用，無需額外增加清洗設(shè)備，從而降低工藝成本。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是現(xiàn)有技術(shù)的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明的工藝流程具體實(shí)施例方式一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟(I)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為5 15min，RCA溶液為體積比DI:NH4OH:H202=3:1:1 5:1:1的溶液，RCA溶液處理溫度65 85°C，處理時(shí)間5 20min,其中氫氟酸濃度為I. 0wt% 10. 0wt%,氫氟酸浸潰時(shí)間I 5min。(2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為5 45 iim，此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光狀。使用堿液或混合酸液將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，使用的堿液濃度為15wt% 45wt%，堿液溫度70 80°C，堿液反應(yīng)時(shí)間3 lOmin，常溫 條件下使用的混合酸為含有硝酸和氫氟酸的混合溶液，硝酸和氫氟酸體積比20:1 50:1，硝酸濃度為55 65wt%,氫氟酸濃度為35 45wt%。(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為30 IOOnm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜。氮化硅類或氧化硅類薄膜為SiOx，SixNy或SixOyNz，鍍膜溫度為200 400°C。(4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為4 10 y m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀。把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶液，堿溶液為I. 0wt% 5. 0wt%的NaOH溶液或KOH溶液，堿清洗所需溶液中具有體積比6 10%的異丙醇，堿清洗制絨處理溫度75 100°C，處理時(shí)間15 45min。(5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入2. 0wt% 10. 0被％氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間5 15min。(6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗漆去除無機(jī)金屬離子,然后再經(jīng)I. 0wt% 5. 0wt%氫氟酸溶液脫水處理30 180s ;再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理。初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI: NH4OH:H202=5:1:1的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH4OH:H202=6:1:1的溶液，初次RCA洗滌與第二次RCA洗滌處理時(shí)間均為10 30min，處理溫度均為65 85°C。(7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理交替進(jìn)行I 3次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化表面的氫飽和表面，所述的高濃度強(qiáng)酸為70wt% 72wt%濃度的高氯酸，或者65wt% 69wt%的濃硝酸,或者體積比為I: I的96wt%濃硫酸和45wt%過氧化氫溶液，氧化處理溫度80 120°C，氧化處理反應(yīng)時(shí)間5 30min，所述的低濃度氫氟酸為I. 0wt% 3. 0wt%氫氟酸溶液,氫氟酸處理時(shí)間為60 180s。上述處理完成后晶硅太陽電池表面形成具有良好鈍化效果的氫飽和表面終端。具體實(shí)施例一一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟
(I)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為lOmin，RCA溶液為體積比DI:NH40H:H202=41 I的溶液，RCA溶液處理溫度65 85°C，處理時(shí)間5 20min，其中氫氟酸濃度為5wt%,氫氟酸浸潰時(shí)間2min。經(jīng)上述處理后能夠有效脫去硅片表面無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。(2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為20iim。此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光表面。
使用堿液將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，使用的堿液為氫氧化鉀溶液，使用的堿液濃度為25wt%，堿液溫度75°C，堿液反應(yīng)時(shí)間lOmin。(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為60nm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜。氮化硅類或氧化硅類薄膜為SixNy，鍍膜溫度為350°C?？刹捎肞ECVD設(shè)備進(jìn)行沉積保護(hù)膜工藝。(4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為5 8 U m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀。把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶液，堿溶液為I. 5wt%的KOH溶液，堿清洗所需溶液中具有體積比10%的異丙醇，堿清洗制絨處理溫度80°C，處理時(shí)間35min。(5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入5被％氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間5min。(6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗滌去除無機(jī)金屬離子,然后再經(jīng)2. 5wt%氫氟酸溶液脫水處理120s ;再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理。初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI: NH4OH:H202=5:1:1的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH4OH:H202=6:1:1的溶液，初次RCA洗滌與第二次RCA洗滌處理時(shí)間均為15min，處理溫度均為70°C。(7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理進(jìn)行I次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化表面的氫飽和表面，高濃度強(qiáng)酸為67wt%的濃硝酸，氧化處理溫度95°C，氧化處理反應(yīng)時(shí)間15min，低濃度氫氟酸為I. Owt%氫氟酸溶液，氫氟酸處理時(shí)間為60s。上述處理完成后晶硅太陽電池表面形成具有良好鈍化效果的氫飽和表面終端。具體實(shí)施例二 一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟(I)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為lOmin，RCA溶液為體積比DI:NH40H:H202=41 I的溶液，RCA溶液處理溫度65 85°C，處理時(shí)間5 20min，其中氫氟酸濃度為5wt%,氫氟酸浸潰時(shí)間2min。經(jīng)上述處理后能夠有效脫去硅片表面無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。(2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為25iim。此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光表面。使用堿液將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，使用的堿液為氫氧化鉀溶液，使用的堿液濃度為28wt%,堿液溫度80°C,堿液反應(yīng)時(shí)間8min。
(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為75nm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜。氮化硅類或氧化硅類薄膜為SiOx，鍍膜溫度為250°C?？刹捎肞ECVD設(shè)備進(jìn)行沉積保護(hù)膜工藝。(4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為5 8 U m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀。把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶液，堿溶液為2. 5wt%的KOH溶液，堿清洗所需溶液中具有體積比8%的異丙醇，堿清洗制絨處理溫度80°C，處理時(shí)間25min。(5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入2. 5wt%氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間8min。(6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗滌去除無機(jī)金屬離子,然后再經(jīng)2. 5wt%氫氟酸溶液脫水處理120s ;再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理。初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI: NH4OH:H202=5:1:1的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH4OH:H202=6:1:1的溶液，初次RCA洗滌與第二次RCA洗滌處理時(shí)間均為lOmin，處理溫度均為80°C。(7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理交替進(jìn)行2次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化表面的氫飽和表面，高濃度強(qiáng)酸為67wt%的濃硝酸，氧化處理溫度120°C，氧化處理反應(yīng)時(shí)間lOmin，低濃度氫氟酸為I. 0wt%氫氟酸溶液，氫氟酸處理時(shí)間為 90s。上述處理完成后晶硅太陽電池表面形成具有良好鈍化效果的氫飽和表面終端。具體實(shí)施例三一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟(I)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為lOmin，RCA溶液為體積比DI:NH40H:H202=41 I的溶液，RCA溶液處理溫度65 85°C，處理時(shí)間5 20min，其中氫氟酸濃度為2. 5wt%,氫氟酸浸潰時(shí)間2min。經(jīng)上述處理后能夠有效脫去硅片表面無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。(2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為30iim。此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光表面。
使用堿液將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，使用的堿液為氫氧化鉀溶液，使用的堿液濃度為35wt%，堿液溫度80°C，堿液反應(yīng)時(shí)間5min。(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為60nm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜。氮化硅類或氧化硅類薄膜為SiOx，鍍膜溫度為250°C?？刹捎肞ECVD設(shè)備進(jìn)行沉積保護(hù)膜工藝。(4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為4 10 y m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀。把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶 液，堿溶液為2. 0wt%的氫氧化鈉溶液,堿清洗所需溶液中具有體積比10%的異丙醇,堿清洗制絨處理溫度80°C，處理時(shí)間30min。(5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入2. 5wt%氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間8min。(6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗滌去除無機(jī)金屬離子,然后再經(jīng)I. 5wt%氫氟酸溶液脫水處理90s ;再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理。初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI: NH4OH:H202=5:1:1的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH40H:H202=6: I: I的溶液，初次RCA洗滌處理時(shí)間為lOmin，處理溫度均為80V，第二次RCA洗滌處理時(shí)間為15min，處理溫度均為80°C。(7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理交替進(jìn)行2次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化表面的氫飽和表面，高濃度強(qiáng)酸為體積比為1:1的96wt%濃硫酸和45wt%過氧化氫溶液，氧化處理溫度80°C，氧化處理反應(yīng)時(shí)間15min，低濃度氫氟酸為I. 0wt%氫氟酸溶液,氫氟酸處理時(shí)間為120s。上述處理完成后晶硅太陽電池表面形成具有良好鈍化效果的氫飽和表面終端。具體實(shí)施例四一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟(I)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為lOmin，RCA溶液為體積比DI:NH40H:H202=41 I的溶液，RCA溶液處理溫度65 85°C，處理時(shí)間5 20min，其中氫氟酸濃度為2. 5wt%,氫氟酸浸潰時(shí)間2min。經(jīng)上述處理后能夠有效脫去硅片表面無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。(2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為25iim。此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光表面。在常溫條件下使用混合酸將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，在常溫條件下使用的混合酸為含有硝酸和氫氟酸的混合溶液，硝酸和氫氟酸體積比25:1，硝酸濃度為65wt%，氫氟酸濃度為45wt%，反應(yīng)時(shí)間60s。(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為60nm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜。氮化硅類或 氧化硅類薄膜為SixNy，鍍膜溫度為350°C?？刹捎肞ECVD設(shè)備進(jìn)行沉積保護(hù)膜工藝。(4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為4 10 y m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀。把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶液，堿溶液為2. 0wt%的氫氧化鈉溶液,堿清洗所需溶液中具有體積比10%的異丙醇,堿清洗制絨處理溫度80°C，處理時(shí)間30min。(5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入2. 5wt%氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間8min。(6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗滌去除無機(jī)金屬離子,然后再經(jīng)I. 5wt%氫氟酸溶液脫水處理90s ;再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理。初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI: NH4OH:H202=5:1:1的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH40H:H202=6: I: I的溶液，初次RCA洗滌處理時(shí)間為lOmin，處理溫度為800C，第二次RCA洗滌處理時(shí)間為15min，處理溫度為80°C。(7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理交替進(jìn)行2次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化表面的氫飽和表面，高濃度強(qiáng)酸為體積比為I: I的96wt%濃硫酸和45wt%過氧化氫溶液，氧化處理溫度100°C，氧化處理反應(yīng)時(shí)間lOmin，低濃度氫氟酸為
I.Owt%氫氟酸溶液,氫氟酸處理時(shí)間為120s。上述處理完成后晶硅太陽電池表面形成具有良好鈍化效果的氫飽和表面終端。具體實(shí)施例五一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟(I)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為5min，RCA溶液為體積比DI:NH40H:H202=31 I的溶液，RCA溶液處理溫度65 85°C，處理時(shí)間5 20min，其中氫氟酸濃度為I. Owt%，氫氟酸浸潰時(shí)間5min。(2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為45 u m,此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光狀。使用堿液或混合酸液將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，使用的堿液濃度為45wt%，堿液溫度70 80°C，堿液反應(yīng)時(shí)間3 lOmin，或者，常溫條件下使用的混合酸為含有硝酸和氫氟酸的混合溶液，硝酸和氫氟酸體積比20:1，硝酸濃度為55wt%,氫氟酸濃度為35wt%。(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為30nm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜。氮化硅類或氧化硅類薄膜為SiOx，SixNy或SixOyNz，鍍膜溫度為200°C。(4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為4 10 y m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀。把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶液，堿溶液為I. 0wt%的NaOH溶液或KOH溶液，堿清洗所需溶液中具有體積比6%的異丙醇，堿清洗制絨處理溫度75 100°C，處理時(shí)間15 45min。(5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入2. 0wt%氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間5 15min。(6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗滌去除無機(jī)金屬離子，然后再經(jīng)I. 0wt%氫氟酸溶液脫水處理180s ;再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理。初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI: NH4OH:H202=5:1:1的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH4OH:H202=6:1:1的溶液，初次RCA洗滌與第二次RCA洗滌處理時(shí)間均 為10 30min，處理溫度均為65 85°C。(7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理交替進(jìn)行I次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化表面的氫飽和表面，所述的高濃度強(qiáng)酸為70被％濃度的高氯酸，或者65wt%的濃硝酸，或者體積比為I: I的96wt%濃硫酸和45wt%過氧化氫溶液，氧化處理溫度80 120°C,氧化處理反應(yīng)時(shí)間5 30min,低濃度氫氟酸為I. 0wt%氫氟酸溶液,氫氟酸處理時(shí)間為60 180s。上述處理完成后晶硅太陽電池表面形成具有良好鈍化效果的氫飽和表面終端。具體實(shí)施例六一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟(I)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為15min，RCA溶液為體積比DI:NH40H:H202=51 I的溶液，RCA溶液處理溫度65 85°C，處理時(shí)間5 20min，其中氫氟酸濃度為10. 0wt%，氫氟酸浸潰時(shí)間lmin。(2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為5 iim，此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光狀。使用堿液或混合酸液將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，使用的堿液濃度為15wt%，堿液溫度70 80°C，堿液反應(yīng)時(shí)間3 lOmin，常溫條件下使用的混合酸為含有硝酸和氫氟酸的混合溶液，硝酸和氫氟酸體積比50:1，硝酸濃度為55 65wt%,氫氟酸濃度為45wt%。(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為IOOnm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜。氮化硅類或氧化硅類薄膜為SiOx，SixNy或SixOyNz，鍍膜溫度為400°C。(4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為4 u m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀。把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶液，堿溶液為5. 0wt%的NaOH溶液或KOH溶液，堿清洗所需溶液中具有體積比10%的異丙醇，堿清洗制絨處理溫度75 100°C，處理時(shí)間15 45min。(5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入10. 0wt%氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間5 15min。(6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗滌去除無機(jī)金屬離子,然后再經(jīng)5. 0wt%氫氟酸溶液脫水處理30s ;再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理。·初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI: NH4OH:H202=5:1:1的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH4OH:H202=6:1:1的溶液，初次RCA洗滌與第二次RCA洗滌處理時(shí)間均為10 30min，處理溫度均為65 85°C。(7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理交替進(jìn)行2次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化表面的氫飽和表面，高濃度強(qiáng)酸為72wt%濃度的高氯酸，或者69wt%的濃硝酸，或者體積比為I: I的96wt%濃硫酸和45wt%過氧化氫溶液，氧化處理溫度80 120°C,氧化處理反應(yīng)時(shí)間5 30min,低濃度氫氟酸為3. 0wt%氫氟酸溶液,氫氟酸處理時(shí)間為60 180s。上述處理完成后晶硅太陽電池表面形成具有良好鈍化效果的氫飽和表面終端。具體實(shí)施例七一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟(I)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物。將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為lOmin，RCA溶液為體積比DI:NH40H:H202=411的溶液，RCA溶液處理溫度70°C，處理時(shí)間5 20min，其中氫氟酸濃度為5. Owt%,氫氟酸浸潰時(shí)間I 5min。(2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為25 u m,此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光狀。使用堿液或混合酸液將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，使用的堿液濃度為30wt%，堿液溫度70 80°C，堿液反應(yīng)時(shí)間3 lOmin，常溫條件下使用的混合酸為含有硝酸和氫氟酸的混合溶液，硝酸和氫氟酸體積比35:1，硝酸濃度為60wt%，氫氟酸濃度為30wt%。(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為75nm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜。氮化硅類或氧化硅類薄膜為SiOx，SixNy或SixOyNz，鍍膜溫度為300°C。(4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為10 y m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀。把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶液，堿溶液為3. 0wt%的NaOH溶液或KOH溶液，堿清洗所需溶液中具有體積比8%的異丙醇，堿清洗制絨處理溫度75 100°C，處理時(shí)間15 45min。(5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入5. 5wt%氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間5 15min。
(6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗滌去除無機(jī)金屬離子，然后再經(jīng)3. 0wt%氫氟酸溶液脫水處理30 180s ；再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理。初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI :NH40H:H202=5: I: I的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH4OH:H202=6:1:1的溶液，初次RCA洗滌與第二次RCA洗滌處理時(shí)間均為10 30min，處理溫度均為65 85°C。(7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理交替進(jìn)行3次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化表面的氫飽和表面，所述的高濃度強(qiáng)酸為71wt%濃度的高氯酸，或者66wt%的濃硝酸，或者體積比為I: I的96wt%濃硫酸和45wt%過氧化氫溶液，氧化處理溫度80 120°C，氧化處理反應(yīng)時(shí)間5 30min，所述的低濃度氫氟酸為2. 0wt%氫氟酸溶液，氫氟酸處理時(shí)間為60 180s。上述處理完成后晶硅太陽電池表面形成具有良好鈍化效果的氫飽和表面終端。 本發(fā)明不僅簡便有效地滿足高效電池制作過程中對(duì)薄硅片襯底的單面清洗制絨的要求，同時(shí)，還可通過進(jìn)一步的表面形貌優(yōu)化及鈍化處理步驟顯著提高表面化學(xué)鈍化的質(zhì)量。該工藝的實(shí)施可與產(chǎn)線常規(guī)的槽式堿制絨設(shè)備結(jié)合使用，無需額外增加清洗設(shè)備，從而降低工藝成本。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，其特征在于具有以下步 驟 (1)預(yù)清洗將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌，然后經(jīng)RCA溶液及氫氟酸處理脫去無機(jī)金屬離子及有機(jī)顆粒污染物； (2)硅片去損傷減薄將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，腐蝕深度為5 45 iim，此時(shí)硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光狀； (3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積厚度為30 IOOnm的氮化硅類或氧化硅類薄膜作為下一步制絨時(shí)的保護(hù)膜； (4)表面織構(gòu)化把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行制絨處理，使得硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為4 10 y m金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一具有保護(hù)膜的表面保持平面狀； (5)去除保護(hù)膜把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片浸入2.0wt% 10. 0wt%氫氟酸溶液中刻蝕去除保護(hù)膜，刻蝕時(shí)間5 15min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，其特征在于步驟(5)之后還具有以下步驟 (6)兩次RCA洗滌將硅片純水漂洗后采用初次RCA洗滌去除表面小分子有機(jī)物，采用第二次RCA洗滌去除無機(jī)金屬離子，然后再經(jīng)I. 0wt% 5. 0wt%氫氟酸溶液脫水處理30 180s ;再次純水漂洗后進(jìn)行下一步處理； (7)表面形貌優(yōu)化及鈍化處理交替進(jìn)行I 3次高濃度強(qiáng)酸氧化處理和低濃度氫氟酸處理，硅片形成具有鈍化作用的氫飽和表面，所述的高濃度強(qiáng)酸為70wt% 72wt%濃度的高氯酸，或者65wt% 69wt%的濃硝酸,或者體積比為I: I的96wt%濃硫酸和45wt%過氧化氫溶液，氧化處理溫度80 120°C，氧化處理反應(yīng)時(shí)間5 30min，所述的低濃度氫氟酸為I.0wt% 3. 0wt%氫氟酸溶液,氫氟酸處理時(shí)間為60 180s。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，其特征在于步驟(6)中初次RCA洗滌所用溶液為體積比DI:NH40H:H202=5:1:1的溶液，第二次RCA洗滌所用溶液為體積比DI :NH40H:H202=6: I: I的溶液，初次RCA洗滌與第二次RCA洗滌處理時(shí)間均為10 30min，處理溫度均為65 85°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，其特征在于步驟(I)中將硅片置于無水乙醇中進(jìn)行超聲洗滌的時(shí)間為5 15min，RCA溶液為體積比DI:NH4OH:H202=3:1:1 5:1:1的溶液，RCA溶液處理溫度65 85°C，處理時(shí)間5 20min,其中氫氟酸濃度為I. 0wt% 10. 0wt%,氫氟酸浸潰時(shí)間I 5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，其特征在于步驟(2)中使用堿液或混合酸液將硅片表面的機(jī)械損傷層及表層殘留金屬污染部分腐蝕去除，使用的堿液濃度為15wt% 45wt%，堿液溫度70 80°C，堿液反應(yīng)時(shí)間3 IOmin,或者，常溫條件下使用的混合酸為含有硝酸和氫氟酸的混合溶液，硝酸和氫氟酸體積比20:1 50:1,硝酸濃度為65wt%,氫氟酸濃度為45wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，其特征在于步驟(3)中氮化硅類或氧化硅類薄膜為SiOx，SixNy或SixOyNz，鍍膜溫度為200 400。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，其特征在于步驟(4)中把單一表面帶有保護(hù)膜的硅片進(jìn)行堿清洗制絨處理，堿清洗所需溶液中具有堿溶液，堿溶液為I. Owt% 5. Owt%的NaOH溶液或KOH溶液，堿清洗所需溶液中具有體積比6 10%的異丙醇，堿清洗制絨處理溫度75 100°C，處理時(shí)間15 45min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高效晶硅太陽電池制作的表面濕法處理工藝，具有以下步驟(1)預(yù)清洗；(2)硅片去損傷減薄硅片上、下表面呈現(xiàn)拋光狀；(3)鍍膜保護(hù)在硅片的單一表面沉積保護(hù)膜；(4)表面織構(gòu)化硅片未有保護(hù)膜的表面獲得深度為4～10μm金字塔絨面構(gòu)造，同時(shí)硅片另一面具有保護(hù)膜的表面保持平面狀；(5)去除保護(hù)膜(6)RCA清洗(7)表面形貌增強(qiáng)優(yōu)化及形成濕法鈍化表面。本發(fā)明不僅能簡便地滿足高效電池制作過程中對(duì)薄硅片襯底的單面清洗制絨的要求，有效提高清洗工藝質(zhì)量及電池效率和良率，而且無需額外增加相關(guān)清洗設(shè)備，從而節(jié)省工藝成本。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102751377SQ20121020523
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者王棟良 申請(qǐng)人:常州天合光能有限公司