[發明專利]一種單晶硅片堿式制絨工藝

有效

• 申請號: 201310172304.1
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103572373A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 韓健鵬;吳敏
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: C30B33/10
• 分類號: C30B33/10;H01L31/18;C23F1/32;C23F1/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其是涉及一種單晶硅片堿式制絨工藝。

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背景技術

在太陽能單晶硅常規電池的生產中，一般采用傳統的堿式制絨工藝，即通過硅片和堿性制絨液反應在硅片表面形成?“金字塔”形狀的起伏，通過這些金字塔結構的絨面以形成二次反射，提高光的吸收，降低硅片表面的反射率，從而提高電池的轉換效率。

?例如，申請公布號CN102703903A，申請公布日2012.10.03的中國專利公開了一種堿制絨工藝，其主要步驟為：先將硅片在堿性溶液中刻蝕形成金字塔絨面結構，再在HF、HNO3和CH3COOH混合溶液中刻蝕，最后經HF或HCl酸洗、水洗和烘干得產品。其不足之處在于，該方法形成的絨面大小和排列都是隨機的，不能很好的全面形成二次反射，并在擴散時達不到均勻擴散，而且起伏的絨面對導電漿料難以形成良好的接觸，影響金屬的燒結，造成太陽能電池性能中的接觸電阻（串聯電阻Rs）較高，最終影響電池的轉換效率。

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發明內容

本發明是為了解決現有技術的堿式制絨工藝得到的絨面結構大小和排列是隨機的，不能很好的全面形成二次反射，擴散時不能均勻擴散，與導電漿料難以形成良好的接觸的問題，提供了一種工藝步驟簡單，適合工業化生產，且成本低的單晶硅片堿式制絨工藝，通過本發明得到的絨面結構為大小與排列規整的倒金字塔結構，能很好地全面形成二次反射，同時保證擴散均勻，有利于導電漿料的涂覆，使得導電漿料厚度更易控制，與導電漿料的接觸良好，有利于金屬的燒結，減少接觸電阻。??

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種單晶硅片堿式制絨工藝，包括以下步驟：

（a）去損傷層：將單晶硅片置于第一腐蝕液中腐蝕，然后用去離子水洗凈并烘干。

（b）掩膜制備：將去損傷層的單晶硅片放入氧化爐中氧化，在單晶硅片表面形成SiO₂掩膜。掩膜在理論上還可以采用光刻膠或由氣相沉積形成的氮化硅，但是本發明中選擇將單晶硅片表面氧化形成的SiO₂作為掩膜，原因在于：（一）SiO₂極易形成，只要將單晶硅片暴露在氧氣中即可，這有利于本發明實現工業化生產，生產成本也更低；（二）SiO₂極易溶于氫氟酸中，便于掩膜在后續步驟中的去除。

（c）掩膜開窗：對形成有SiO₂掩膜的單晶硅片表面進行開窗，使SiO₂掩膜上形成均勻間隔分布的開窗孔。在進行表面制絨過程中，腐蝕液從開窗孔進入與單晶硅片接觸發生腐蝕，而其他地方由于SiO₂掩膜的保護不會發生腐蝕，開窗孔均勻間隔分布，有利于提高單晶硅片表面對光的吸收率。

（d）表面制絨：將開窗后的單晶硅片置于第二腐蝕液中進行腐蝕，使單晶硅片表面形成倒金字塔結構的絨面。本發明中的單晶硅片經腐蝕后，在單晶硅片表面腐蝕窗口的位置會形成呈倒金字塔結構的凹腔，這些凹腔的壁面則構成絨面，本發明得到的絨面結構與通過現有堿式制絨工藝得到的絨面結構完全不同，通過現有堿式制絨工藝得到的絨面為突出在單晶硅片表面的金字塔結構，而本發明得到的絨面為凹陷在單晶硅片表面內的倒金字塔結構，本發明的絨面結構大小與排列更為規整，能很好地全面形成二次反射，能在擴散時保證均勻擴散，同時倒金字塔結構的絨面更有利于導電漿料的涂覆，使得導電漿料厚度更易控制，而且倒金字塔的絨面結構能保證單晶硅片與導電漿料的接觸良好，有利于金屬的燒結，減少接觸電阻。

（e）去掩膜：將制絨后的單晶硅片置于第三腐蝕液中腐蝕去除SiO₂掩膜，再用去離子水洗凈后烘干。

作為優選，步驟（a）中，所述第一腐蝕液為質量濃度為12~16%的NaOH溶液，腐蝕溫度為70~100℃，腐蝕時間為30~50s。

作為優選，SiO₂掩膜的厚度為10~200nm。SiO₂掩膜的厚度過厚，導致后續激光開窗時開窗孔的深度較深，造成生產效率的降低，同時反應過程中產生的氣泡從開窗孔逸出，較深的開窗孔又會延長氣泡的逸出路徑，降低反應物的疏運速度，影響腐蝕速率及絨面形面；而SiO₂掩膜的厚度過薄，SiO₂掩膜又容易被腐蝕液腐蝕，從而影響單晶硅片的表面形貌，因此SiO₂掩膜的厚度是形成倒金字塔結構絨面的一個重要因素。