[發明專利]一種實現硅片單面拋光的方法

無效

• 申請號: 201210197495.2
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102737981A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 苗麗燕;呂艷艷;柳洪方;梅曉東
• 申請（專利權）人: 浙江晶科能源有限公司
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 徐關壽;吳關炳

技術領域

本發明屬于晶體硅太陽能電池制造技術，特別是涉及一種實現硅片單面拋光的方法。

背景技術

在常規晶體硅太陽能電池生產過程中引入單面拋光技術，能夠形成平坦的背表面，有利于實現形成均勻的背場和提高光反射率，從而降低背表面復合速率和增加光譜響應，提高太陽能電池的光電轉換效率。

在常規生產工藝中，僅濕法刻蝕工序有一定的背表面拋光效果。濕法刻蝕采用鏈式設備，主要工藝流程及目的為：（1）硅片漂浮在HF/HNO₃/H₂SO₄的水溶液上面，實現PN結的邊緣隔離和背表面拋光；（2）KOH或NaOH溶液去除硅片表面的多孔硅，并中和硅片上的酸液殘留；（3）HF溶液去除硅片正面的磷硅玻璃。但是，濕法刻蝕中背表面拋光效果受到很大的限制：（1）反應時間太短，拋光效果不明顯。就目前工藝而言，單晶硅刻蝕后的背表面反射率約為15%，多晶硅刻蝕后的背表面反射率約為23%；（2）過程不易控制，容易破壞硅片正面。濕法刻蝕采用“水上漂”的方式，滾輪不平、液位高或反應時間長等都會使得硅片正面受到酸液腐蝕，破壞正面絨面和PN結；（3）金屬離子污染。中和殘留酸液所需堿液中的K⁺或Na⁺會導致金屬離子污染，使得電池片的開路電壓降低。

由于常規電池生產工藝無法實現卓越的背拋光效果，亟需發明一種實現硅片單面拋光的方法，在不影響硅片正面的情況下，實現背表面的單面拋光。并且單面拋光的同時也實現了PN結的邊緣隔離，從而可以有效替代常規的刻蝕工藝。

發明內容

本發明針對現有技術存在的缺陷，提出了一種實現硅片單面拋光的方法，能夠在不影響硅片正面的情況下，實現太陽能電池生產中卓越的背表面拋光效果。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：一種實現硅片單面拋光的方法，應用一種有機堿溶液，其腐蝕性具有較強的選擇性，能夠實現硅片背表面的單面拋光。

所述的有機堿溶液優選為四甲基氫氧化銨溶液，即TMAH溶液。

所述的四甲基氫氧化銨溶液的濃度優選為10%wt。

所述的腐蝕性具有較強的選擇性是指對硅片有腐蝕性，而對二氧化硅或氮化硅無腐蝕性。

作為一種優選，所述的實現硅片單面拋光的方法包括下列步驟：

⑴在硅片正面覆蓋二氧化硅或氮化硅掩膜層；

⑵采用10%wt的HF溶液和帶液滾輪裝置，去除背面的二氧化硅或氮化硅；

⑶將硅片放入10%wt的TMAH溶液中，控制反應溫度60-80℃，反應時間3-10min；

⑷將硅片放入60℃的去離子水中，鼓泡清洗3min；然后放入常溫的去離子水中，溢流清洗2min；

⑸將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應1-10min，去除正面二氧化硅或氮化硅掩膜層；

⑹將硅片放入常溫的去離子水中，溢流清洗3min。

本發明在硅片正面制備二氧化硅或氮化硅掩膜層（通常，將正面的二氧化硅或氮化硅膜層稱為掩膜層）時，硅片背面也會覆蓋二氧化硅或氮化硅膜層，因此應采用10%wt的HF溶液和帶液滾輪裝置，去除背面的二氧化硅或氮化硅膜層。

實際上，在本發明中，在硅片表面形成二氧化硅或氮化硅掩膜層的方式可以有以下四種情況：第一種情況：對制絨后硅片，經由擴散工序直接在硅片表面形成磷硅玻璃，即含磷的二氧化硅膜層。第二種情況：對制絨后未經擴散的硅片，熱氧化在硅片表面形成氧化層，即二氧化硅膜層。第三種情況：對制絨后硅片，等離子體化學氣相沉積氮化硅膜層。第四種情況：對制絨和擴散后的硅片，等離子體化學氣相沉積氮化硅膜層。上述四種情況下在硅片表面形成的二氧化硅或氮化硅膜層均可采納，特別是其中第一種情況無需增加專門的膜層制備步驟，最為便捷。

本發明的主要優點：

⑴單一有機堿溶液實現硅片拋光，表面光滑平坦，光反射率有顯著提升，可達30%。

⑵TMAH溶液與硅片反應，而與二氧化硅或氮化硅基本不反應，可以有效的保護硅片正面。

⑶拋光反應為浸沒式，過程容易控制，并且四甲基氫氧化銨溶液制備簡單，過程中不引入金屬離子。

附圖說明

圖1為雙面覆蓋膜層的硅片結構示意圖。其中1為正面掩膜層，2為硅片基質，3為背面膜層。

圖2為去背面膜層后硅片結構示意圖。其中1為正面掩膜層，2為硅片基質，3為背面絨面。

圖3為背表面拋光后硅片結構示意圖。其中1為正面掩膜層，2為硅片基質，3為背面拋光面。