黑硅的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種黑硅的制備方法，包括如下步驟：步驟一、提供待處理的硅片，并且在所述硅片表面進(jìn)行酸制絨；步驟二、在步驟一得到的所述硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)；步驟三、對(duì)步驟二得到的所述硅片進(jìn)行第一次清洗；步驟四、對(duì)步驟三得到的所述硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理；步驟五、對(duì)步驟四得到的所述硅片進(jìn)行第二次清洗；以及步驟六、對(duì)步驟五得到的所述硅片進(jìn)行熱氧氧化處理，從而在所述硅片表面形成一層致密的二氧化硅層，得到黑硅。這種黑硅的制備方法對(duì)經(jīng)過(guò)第二次清洗后的硅片進(jìn)行熱氧氧化處理，從而在硅片表面形成一層致密的二氧化硅層，從而對(duì)硅片的表面缺陷進(jìn)行了改善,制得的黑硅的開路電壓得到提高。
【專利說(shuō)明】
黑硅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，尤其是涉及一種黑硅的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，可再生清潔能源的利用是擺在各國(guó)面前的一個(gè)迫切的戰(zhàn)略問(wèn)題。因此，可再生能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等的有效利用成為了人們研究的重點(diǎn)。相對(duì)于石油和煤炭?jī)H存在地球的少數(shù)地方，太陽(yáng)光能不存在所謂的太陽(yáng)能匱乏區(qū)域，使得人們對(duì)于太陽(yáng)能電池的研究充滿希望。
[0003]晶硅電池的效率一直是企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，如何利用新工藝提升晶硅電池的效率是目前光伏行業(yè)面臨的重大課題。與此同時(shí)，新型高效電池的開發(fā)正激勵(lì)著研發(fā)工作者們。作為新型的黑硅技術(shù)，其研發(fā)工作正在各大光伏行業(yè)中展開。該技術(shù)可在原有晶硅電池的基礎(chǔ)上提升效率0.4%?0.6%?；驹?常規(guī)多晶主要采用酸制絨，形成微米結(jié)構(gòu)的蠕蟲狀坑洞，其反射率在20 %左右;而黑硅技術(shù)主要是在原有的制絨基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步處理，在原有晶硅電池的微米孔結(jié)構(gòu)上再生成許多納米尺寸的小孔，從而使反射率降低，達(dá)到5%左右，增強(qiáng)了對(duì)太陽(yáng)光的利用率，從而大大提高光電轉(zhuǎn)化效率。
[0004]然而，該技術(shù)的最大缺陷在于黑硅表面大量的缺陷誘捕了絕大多數(shù)在近表面產(chǎn)生的載流子，使得這部分光生載流子沒(méi)有被電極收集，使得開路電壓降低，一般比常規(guī)電池片的開路電壓降低2mV以上，進(jìn)而光電轉(zhuǎn)化效率提升達(dá)不到預(yù)期效果，使低反射率的優(yōu)勢(shì)不能體現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種能夠提尚制得的黑娃的開路電壓的黑娃的制備方法。
[0006]—種黑硅的制備方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、提供待處理的硅片，并且在所述硅片表面進(jìn)行酸制絨；
[0008]步驟二、在步驟一得到的所述硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)；
[0009]步驟三、對(duì)步驟二得到的所述硅片進(jìn)行第一次清洗；
[0010]步驟四、對(duì)步驟三得到的所述硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理；
[0011 ]步驟五、對(duì)步驟四得到的所述硅片進(jìn)行第二次清洗;以及
[0012]步驟六、對(duì)步驟五得到的所述硅片進(jìn)行熱氧氧化處理，從而在所述硅片表面形成一層致密的二氧化硅層，得到黑硅。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟六中，所述對(duì)步驟五得到的所述硅片進(jìn)行熱氧氧化處理的操作為:將步驟五得到的所述娃片送入管式爐中，通入流量為20000sccm?40000sccm的氮?dú)獯祾郀t管，待所述硅片穩(wěn)定送入爐管后，開始進(jìn)行升溫至800°C?90(TC，通入氧氣并保持30min?80min，最后降溫至800°C?850°C進(jìn)行工藝停止。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟一中，所述在所述硅片表面進(jìn)行酸制絨的操作為:利用HF/HNO3在所述硅片表面進(jìn)行常規(guī)酸制絨，形成蟲孔狀結(jié)構(gòu)。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟一中，所述待處理的硅片為多晶硅片。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟二中，所述在步驟一得到的所述硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)的操作為:利用反應(yīng)離子刻蝕法在所述硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟三中，所述對(duì)步驟二得到的所述硅片進(jìn)行第一次清洗的操作為:利用BOE試劑對(duì)步驟二得到的所述硅片進(jìn)行第一次清洗。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟四中，所述對(duì)步驟三得到的所述硅片進(jìn)行擴(kuò)散工藝的操作為:利用三氯氧磷液態(tài)源在高溫下在步驟三得到的所述硅片表面擴(kuò)散一層磷原子。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟五中，所述對(duì)步驟四得到的所述硅片進(jìn)行第二次清洗的操作為:利用HF去除步驟四得到的所述硅片表面的磷硅玻璃，接著用HF/HN03進(jìn)行刻蝕。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括在步驟六之后，對(duì)得到的所述黑硅進(jìn)行調(diào)試PECVD工藝的操作。
[0021 ]這種黑硅的制備方法對(duì)經(jīng)過(guò)第二次清洗后的硅片進(jìn)行熱氧氧化處理，從而在硅片表面形成一層致密的二氧化硅層，從而對(duì)硅片的表面缺陷進(jìn)行了改善，制得的黑硅的開路電壓得到提高。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為一實(shí)施方式的黑硅的制備方法的制備方法的流程圖；
[0023]圖2為實(shí)施例1制得的黑硅的掃描電鏡照片；
[0024]圖3為常規(guī)方法得到的多晶硅片與實(shí)施例1制得的黑硅的絨面結(jié)構(gòu)反射率對(duì)比曲線圖；
[0025]圖4a為實(shí)施例1中待處理的多晶硅片和第二次清洗后的多晶硅片的內(nèi)量子效率對(duì)比圖；
[0026]圖4b為實(shí)施例1中待處理的多晶硅片和第二次清洗后的多晶硅片的外量子效率對(duì)比圖；
[0027]圖5a為實(shí)施例1中待處理的多晶硅片和實(shí)施例1制得的黑硅的內(nèi)量子效率對(duì)比圖；
[0028]圖5b為實(shí)施例1中待處理的多晶硅片和實(shí)施例1制得的黑硅的外量子效率對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0030 ]如圖1所示的一實(shí)施方式的黑硅的制備方法，包括如下步驟:
[0031]S10、提供待處理的硅片，并且在硅片表面進(jìn)行酸制絨。
[0032]在硅片表面進(jìn)行酸制絨的操作為:利用HF/HN03在硅片表面進(jìn)行常規(guī)酸制絨，形成蟲孔狀結(jié)構(gòu)。
[0033]待處理的娃片可以為單晶娃片或多晶娃片。
[0034]優(yōu)選的，待處理的硅片為多晶硅片。
[0035]S20、在SlO得到的硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0036]在硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)的操作為:利用反應(yīng)離子刻蝕法在硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0037]S30、對(duì)S20得到的硅片進(jìn)行第一次清洗。
[0038]對(duì)硅片進(jìn)行第一次清洗的操作為:利用BOE試劑(NH4F/HF= 6:1)對(duì)硅片進(jìn)行第一次清洗。
[0039 ] S40、對(duì)S30得到的硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理。
[0040]對(duì)得到的硅片進(jìn)行擴(kuò)散工藝的操作為:利用三氯氧磷液態(tài)源在高溫下在硅片表面擴(kuò)散一層磷原子。
[0041 ] S50、對(duì)S40得到的硅片進(jìn)行第二次清洗。
[0042]對(duì)硅片進(jìn)行第二次清洗的操作為:利用HF去除硅片表面的磷硅玻璃，接著用HF/HN03進(jìn)行刻蝕。
[0043]S60、對(duì)S50得到的硅片進(jìn)行熱氧氧化處理，從而在硅片表面形成一層致密的二氧化硅層，得到黑硅。
[0044]對(duì)娃片進(jìn)行熱氧氧化處理的操作為:將娃片送入管式爐中，通入流量為20000sccm?40000sCCm的氮?dú)獯祾郀t管，待所述硅片穩(wěn)定送入爐管后，開始進(jìn)行升溫至800°C?9000C，通入氧氣并保持30min?80min，最后降溫至800°C?850°C進(jìn)行工藝停止。
[0045]優(yōu)選的，對(duì)娃片進(jìn)行熱氧氧化處理的操作為:將娃片送入管式爐，通入流量為30000sCCm的氮?dú)獯祾郀t管，待硅片穩(wěn)定送入爐管后，開始進(jìn)行升溫至880°C，通入氧氣并保持60min，最后降溫至800°C進(jìn)行工藝停止。
[0046]優(yōu)選的，上述方法還包括在S60之后，對(duì)得到的黑硅進(jìn)行調(diào)試PECVD工藝的操作。經(jīng)過(guò)熱氧氧化后的硅片由于其表面形成的納微復(fù)合結(jié)構(gòu)絨面，需要調(diào)試相應(yīng)的鍍膜工藝，由于納微復(fù)合結(jié)構(gòu)絨面的形成較微米結(jié)構(gòu)的絨面比表面積大，需調(diào)試工藝時(shí)間，增加40s。
[0047]這種黑硅的制備方法對(duì)經(jīng)過(guò)第二次清洗后的硅片進(jìn)行熱氧氧化處理，從而在硅片表面形成一層致密的二氧化硅層，從而對(duì)硅片的表面缺陷進(jìn)行了改善，制得的黑硅的開路電壓得到提高。
[0048]此外，經(jīng)過(guò)測(cè)試，這種黑硅的制備方法制得的黑硅的短路電流得到明顯提升，即納微復(fù)合結(jié)構(gòu)的陷光效應(yīng)得到充分體現(xiàn)。
[0049]以下為具體實(shí)施例。
[0050]實(shí)施例1
[0051]提供待處理的多晶硅片，利用HF/HN03對(duì)多晶硅片表面進(jìn)行常規(guī)的酸制絨；
[0052]利用比太科技的RIE設(shè)備對(duì)多晶硅片的表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)；
[0053]采用BOE試劑(NH4F/HF = 6:1)對(duì)多晶硅片表面進(jìn)行第一次清洗；
[0054]利用三氯氧磷液態(tài)源在高溫下在硅片表面擴(kuò)散一層磷原子，由于納微復(fù)合結(jié)構(gòu)的形成擴(kuò)散處理需采用較常規(guī)工藝高的范圍值，約為95 Ω?100 Ω ；
[0055]對(duì)多晶硅片進(jìn)行第二次清洗:利用HF去除硅片磷硅玻璃，HF/HN03進(jìn)行刻蝕；
[0056]對(duì)多晶硅片進(jìn)行熱氧氧化處理，得到黑硅。熱氧氧化處理的具體工藝步驟如下:將第二次清洗后的多晶硅片送入管式爐中進(jìn)行工藝的設(shè)定，之后運(yùn)行工藝，通入流量為30000sCCm的氮?dú)獯祾郀t管，待硅片穩(wěn)定送入爐管后，開始進(jìn)行升溫至880°C，通入氧氣并保持60min，最后降溫至800°C進(jìn)行工藝停止。
[0057]在掃描電鏡下觀察實(shí)施例1制得的黑硅，得到圖2。
[0058]由圖2可以看出，實(shí)施例1制得的黑硅的表面具有明顯的納微復(fù)合結(jié)構(gòu)絨面。
[0059]利用反射率測(cè)試儀對(duì)實(shí)施例1中第一次清洗后的多晶硅片和實(shí)施例1制得的黑硅進(jìn)行絨面結(jié)構(gòu)反射率測(cè)試，得到數(shù)據(jù)結(jié)果，如圖3。
[0060]由圖3可以看出，實(shí)施例1制得的黑硅的反射率較第一次清洗后的常規(guī)酸制絨所得多晶硅片在整個(gè)波段內(nèi)反射率得到明顯的降低，增加光吸收，有利于光電轉(zhuǎn)化效率的提升。
[0061]分別對(duì)實(shí)施例1中待處理的多晶硅片和第二次清洗后的多晶硅片進(jìn)行內(nèi)、外量子效率檢測(cè)，得到圖4a和圖4b。
[0062]分別對(duì)實(shí)施例1中待處理的多晶硅片和實(shí)施例1制得的黑硅進(jìn)行內(nèi)、外量子效率檢測(cè)，得到圖5a和圖5b。
[0063]由圖4a、圖4b、圖5a和圖5b可以看出，通過(guò)增加熱氧氧化處理，大大的增加了制得的黑硅的內(nèi)、外量子效率。
[0064]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種黑硅的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、提供待處理的硅片，并且在所述硅片表面進(jìn)行酸制絨； 步驟二、在步驟一得到的所述硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)； 步驟三、對(duì)步驟二得到的所述硅片進(jìn)行第一次清洗； 步驟四、對(duì)步驟三得到的所述硅片進(jìn)行擴(kuò)散處理； 步驟五、對(duì)步驟四得到的所述硅片進(jìn)行第二次清洗；以及 步驟六、對(duì)步驟五得到的所述硅片進(jìn)行熱氧氧化處理，從而在所述硅片表面形成一層致密的二氧化硅層，得到黑硅。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑硅的制備方法，其特征在于，步驟六中，所述對(duì)步驟五得到的所述硅片進(jìn)行熱氧氧化處理的操作為:將步驟五得到的所述硅片送入管式爐中，通入流量為20000sccm?40000sccm的氮?dú)獯祾郀t管，待所述娃片穩(wěn)定送入爐管后，開始進(jìn)行升溫至800°C?900°C，通入氧氣并保持30min?80min，最后降溫至800°C?850°C進(jìn)行工藝停止。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑硅的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述在所述硅片表面進(jìn)行酸制絨的操作為:利用HF/HN03在所述硅片表面進(jìn)行常規(guī)酸制絨，形成蟲孔狀結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑硅的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述待處理的硅片為多晶硅片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑硅的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述在步驟一得到的所述硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)的操作為:利用反應(yīng)離子刻蝕法在所述硅片表面形成納微復(fù)合結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑硅的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述對(duì)步驟二得到的所述硅片進(jìn)行第一次清洗的操作為:利用BOE試劑對(duì)步驟二得到的所述硅片進(jìn)行第一次清洗。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑硅的制備方法，其特征在于，步驟四中，所述對(duì)步驟三得到的所述硅片進(jìn)行擴(kuò)散工藝的操作為:利用三氯氧磷液態(tài)源在高溫下在步驟三得到的所述硅片表面擴(kuò)散一層磷原子。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑硅的制備方法，其特征在于，步驟五中，所述對(duì)步驟四得到的所述硅片進(jìn)行第二次清洗的操作為:利用HF去除步驟四得到的所述硅片表面的磷硅玻璃，接著用HF/HN03進(jìn)行刻蝕。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑硅的制備方法，其特征在于，還包括在步驟六之后，對(duì)得到的所述黑硅進(jìn)行調(diào)試PECVD工藝的操作。
【文檔編號(hào)】H01L31/0236GK106057981SQ201610640897
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月4日 公開號(hào)201610640897.3, CN 106057981 A, CN 106057981A, CN 201610640897, CN-A-106057981, CN106057981 A, CN106057981A, CN201610640897, CN201610640897.3
【發(fā)明人】馬金金, 梁杭偉, 李家蘭, 肖川, 葉雄新, 彭華
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