[發明專利]一種晶體硅表面織構方法

無效

• 申請號: 201210233533.5
• 申請日: 2012-07-07
• 公開（公告）號: CN102751384A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 馬立云;彭壽;崔介東;王蕓
• 申請（專利權）人: 蚌埠玻璃工業設計研究院;中國建材國際工程集團有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0236;C30B33/10
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 倪波

技術領域

本發明涉及微電子與光伏技術領域，特別涉及光伏技術中太陽能電池用晶體硅片表面織構工藝。

背景技術

晶體硅表面織構一般在堿性水溶液中實現，目前，在微電子和光伏電池行業，對晶體硅表面織構，應用最廣泛的腐蝕溶液是KOH（或NaOH）、水和異丙醇（IPA）的混合物，腐蝕劑的濃度、腐蝕時間、腐蝕溫度對硅片表面的形貌和表面反射率起著決定性的影響，例如，當KOH濃度大于25％、腐蝕溫度大于80℃時，得到的是一個平整的表面，主要用來去除硅片表面的損傷層和硅片的減薄處理；當NaOH濃度小于5％，溫度在70～80℃之間時，可用于在晶體硅表面金字塔絨面的制備，這是利用了該濃度和溫度條件下的溶液對硅的各向異性腐蝕特性。但是這種常規的KOH加上異丙醇的混合液腐蝕方法有諸多缺點，如鉀離子污染和異丙醇成本過高以及較難處理等問題，特別是鉀離子污染，這會給微電子器件和光伏電池帶來非常大的不利影響。同時異丙醇的沸點與制絨工藝的溫度點接近，不利于工藝的有效進行和對成本的控制。

發明內容

針對現有技術所存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種與微電子、光伏行業兼容性更好的晶體硅表面織構工藝，同時實現腐蝕速率高、各向異性腐蝕效果好和腐蝕表面均勻性好。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現的：

一種晶體硅表面織構方法，其特征在于，采用濃度為4~8wt.%?的四乙基氫氧化銨TEAOH水溶液作為腐蝕劑，所述方法包括以下步驟：

A、腐蝕液的配制

以電阻率>18MW的去離子水和濃度為25wt.%的四乙基氫氧化銨為原料，配制濃度為4~8wt.%的四乙基氫氧化銨水溶液作為腐蝕液；

B、使用帶磁力攪拌器的恒溫水浴鍋作為織構裝置，將上述配制好的腐蝕液放入燒杯內，加熱升溫至70~77℃，將表面預處理后的單晶硅片放入腐蝕液中腐蝕36~40分鐘，腐蝕過程中，通過攪拌磁子保持腐蝕液溫度恒定和濃度均勻，腐蝕完成的單晶硅片用去離子水清洗。

所述表面預處理是指，先將單晶硅片在丙酮中進行去油脂處理，然后采用20wt.%的NaOH水溶液在75℃條件下腐蝕10min，去除硅片表面的損傷層。

本發明提出一種新的晶體硅表面織構工藝，采用四乙基氫氧化銨TEAOH水溶液作為腐蝕液，具有優異的各向異性腐蝕特性，并可實現腐蝕速率高、各向異性腐蝕效果好、腐蝕表面均勻性好的功效，同時該工藝不含對光伏電池和微電子器件有害的堿金屬離子，與微電子技術、光伏技術兼容性更好，是一種理想的晶體硅表面織構工藝。

附圖說明

圖1為采用本發明制備的單晶硅片絨面與傳統的KOH腐蝕液制備的絨面以及沒有絨面結構的硅片的半球反射率比較；

圖2為采用本發明制備的單晶硅絨面與傳統KOH腐蝕液制備的絨面結構的SEM圖比較；

圖3為兩種不同表面織構工藝制備的帶有絨面的單晶硅片用于非晶硅/晶體硅異質結太陽能電池時的光伏特性I-V曲線圖比較。

具體實施方式

下面給出本發明的具體實施例

1、將5克濃度為25wt.%的四乙基氫氧化銨（TEAOH）與95毫升電阻率>18MW的去離子水加入到燒杯中充分攪拌混合，配制成濃度為5?wt.%的腐蝕液；

2、選用單面拋光（100）晶向的N型CZ單晶硅片，硅片直徑為4英寸，電阻率為1W·cm。首先將單晶硅片在丙酮中進行去油脂處理，而后采用20wt.％NaOH溶液在75℃條件下腐蝕10min，以去除硅片表面的損傷層，然后用去離子水將硅片表面沖洗干凈。

3、通過調節恒溫水浴鍋控制面板設定所需溫度為72℃，溫度誤差為±1℃，由環形加熱器加熱升溫，并且攪拌得到穩定的實驗溫度。用溫度計觀察燒杯內溶液溫度，當溶液溫度與水浴鍋里的溫度一致，并達到設定溫度時，將單晶硅片放入溶液中。在腐蝕過程中，用磁力攪拌器攪拌磁子不斷攪拌，使溶液保持溫度、濃度均勻。腐蝕時間為38分鐘，最后將腐蝕完成的硅片用去離子沖洗，便得到所制備的有絨面結構的樣品。

4、作為對比，采用傳統的KOH腐蝕液對相同的單晶硅片進行表面織構處理，KOH腐蝕液的濃度為：KOH，1.4wt.%；異丙醇（IPA），8?wt.%；去離子水，90.6?wt.%。腐蝕溫度為80±1℃，腐蝕時間為20分鐘。

5、分別測量本發明和傳統方法制備樣品的表面反射率和表面形貌進行觀察，測試手段分別為紫外可見分光光度計和場發射電子掃描顯微鏡（SEM）。