專利名稱：一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕 p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝。
背景技術(shù)：
隨著人類社會(huì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求不斷增長(zhǎng)。但是常規(guī)化石能源具有資源有限 性和不可再生的缺點(diǎn)，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，改變地球氣候特點(diǎn)，因此太陽(yáng)能作為環(huán) 保的可再生能源之一，近年來(lái)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視和支持。太陽(yáng)電池光伏發(fā)電是太 陽(yáng)能的一種利用形式，它的基本原理是利用光生伏打效應(yīng)將光直接轉(zhuǎn)換成電。太陽(yáng)電池光 伏發(fā)電要成為常規(guī)化石能源的替代，太陽(yáng)電池必須具備生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保、電池光 電轉(zhuǎn)換效率高的特點(diǎn)。晶體硅太陽(yáng)電池是目前主流的太陽(yáng)電池，因此實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽(yáng)電池 低成本環(huán)保生產(chǎn)并具有高的光電轉(zhuǎn)換效率的工藝研究開(kāi)發(fā)顯得尤為重要。單面腐蝕晶體硅 硅片p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝是有效提高晶體硅太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的工藝之一。通常，晶體硅太陽(yáng)電池用硅片在高溫?cái)U(kuò)散后具有雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，如果不針對(duì)此 雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效處理，太陽(yáng)電池在實(shí)際工作中會(huì)產(chǎn)生邊緣漏電導(dǎo)致電池光電轉(zhuǎn)換 效率的大幅下降。目前，針對(duì)晶體硅硅片雙面P-n結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防漏電處理的方法包括等離 子體邊緣刻蝕P-n結(jié)法、激光隔離邊緣p-n結(jié)法和氫氟酸/硝酸(HN03/HF)混合腐蝕液背面 腐蝕P-n結(jié)法等。這些方法都能比較有效地處理雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)防止太陽(yáng)電池邊緣 漏電的目的。但是，對(duì)于等離子體邊緣刻蝕P-n結(jié)法，由于常用的產(chǎn)生等離子體的氣體是四 氟化碳(CF4)或六氟化硫(SF6)氣體，它們既是劇毒氣體，也是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的有害氣體之 一，同時(shí)氣體中的氟元素會(huì)破壞地球的臭氧層，惡化人類居住環(huán)境，此外，該方法會(huì)破壞太 陽(yáng)電池受光面邊緣的p-n，減少受光面P-n結(jié)的有效面積，降低太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率； 對(duì)于激光隔離邊緣P-n結(jié)法，主要是采用激光的局域高溫作用對(duì)太陽(yáng)電池受光面邊緣p-n 結(jié)進(jìn)行熔融隔離，截?cái)嗔苏婧捅趁鍼-n結(jié)的電學(xué)連接而達(dá)到防漏電目的，但是此工藝對(duì) 激光器的精度要求高，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)穩(wěn)定性要求高，激光設(shè)備成本較高，此外，此工藝 也同樣存在減少受光面P-n結(jié)有效面積的缺點(diǎn)，而且硅片在激光高溫處理過(guò)后容易產(chǎn)生熱 損傷，降低光電轉(zhuǎn)換效率；對(duì)于HN03/HF混合腐蝕液背面腐蝕p-n結(jié)方法，也是晶體硅太陽(yáng) 電池大規(guī)模生產(chǎn)中常用的防止邊緣漏電的方法之一，該方法主要采用HNOji p-n結(jié)的硅材 料進(jìn)行氧化反應(yīng)生成SiO2, HF再對(duì)S^2進(jìn)行腐蝕剝離的循環(huán)過(guò)程實(shí)現(xiàn)背面P-n結(jié)的腐蝕， 但是，由于化學(xué)反應(yīng)腐蝕液的主要成分HNO3和HF都是易揮發(fā)強(qiáng)酸，反應(yīng)過(guò)程是放熱過(guò)程， 因此腐蝕液的成分穩(wěn)定性控制難度很大，酸性腐蝕液的揮發(fā)對(duì)工藝操作者的人生安全造成 很大威脅；此外，酸性廢液處理難度大，處理不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，而且采用HN03/HF混 合腐蝕液背面腐蝕P-n結(jié)的工藝設(shè)備昂貴，提高太陽(yáng)電池的制造成本。因此，這些方法都具 有各自的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié) 構(gòu)的工藝，該工藝具有生產(chǎn)成本低、工藝過(guò)程環(huán)境友好、有效防止晶體硅太陽(yáng)電池邊緣漏電 并提高電池光電轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)，適合應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中。本發(fā)明提供的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝是，首 先對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理形成絨面結(jié)構(gòu)，接著對(duì)硅片進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散或硼擴(kuò)散形成p-n結(jié) 結(jié)構(gòu)，再用酸性化學(xué)液去除磷硅玻璃或硼硅玻璃，接著對(duì)硅片非腐蝕面的P-n結(jié)進(jìn)行介質(zhì) 膜保護(hù)，再用酸性化學(xué)液去除非保護(hù)面即腐蝕面的自然氧化層或腐蝕面的介質(zhì)膜材料，然 后采用堿性化學(xué)液對(duì)腐蝕面的P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)腐蝕，最后對(duì)硅片上的介質(zhì) 膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的清洗，保留介質(zhì)膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜，避免了重 新制備此功能薄膜的過(guò)程，有效降低晶體硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)低成本單面腐蝕P-n 結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)，有效提高晶體硅太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓和短路電流，最終提高電池光電轉(zhuǎn)換 效率。本發(fā)明所述的硅片為ρ型或η型單晶硅片或多晶硅片，硅片電阻率為0. 1 20 Ω · cm,厚度為 50 500 μ m。本發(fā)明所述的絨面結(jié)構(gòu)為金字塔絨面結(jié)構(gòu)、倒金字塔絨面結(jié)構(gòu)、橢圓凹坑絨面結(jié) 構(gòu)、長(zhǎng)條狀凹坑絨面結(jié)構(gòu)或多孔硅絨面結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的高溫磷擴(kuò)散或硼擴(kuò)散的擴(kuò)散溫度為500 1100°C。本發(fā)明所述的酸性化學(xué)液為氫氟酸化學(xué)液或氫氟酸和鹽酸、硫酸或硝酸的混合 酸性化學(xué)液，其中氫氟酸的重量濃度為 50%，鹽酸、硫酸和硝酸的重量濃度為0% 30%。本發(fā)明所述的介質(zhì)膜為氮化硅膜、二氧化硅膜、二氧化鈦膜、氧化鋁膜、氧化鋅膜 和氟化鎂膜中的一種介質(zhì)膜或幾種介質(zhì)膜的復(fù)合膜，膜的總厚度為2 200nm。本發(fā)明所述的堿性化學(xué)液為無(wú)機(jī)堿化學(xué)液或有機(jī)堿化學(xué)液或無(wú)機(jī)堿化學(xué)液和有 機(jī)堿化學(xué)液的混合液，無(wú)機(jī)堿化學(xué)液或有機(jī)堿化學(xué)液的重量濃度為2% 30%，腐蝕溫度 為 10 100°C。本發(fā)明所述的無(wú)機(jī)堿化學(xué)液為氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液、碳酸鉀溶液、碳酸鈉 溶液、磷酸鉀溶液和磷酸鈉溶液中的一種或幾種的混合液；所述的有機(jī)堿化學(xué)液為乙醇胺 溶液、四甲基氫氧化銨溶液、甲醇鈉溶液和乙醇鉀溶液中的一種或幾種的混合液。本發(fā)明所述的有效清洗為去離子水清洗或先進(jìn)行鹽酸溶液清洗然后進(jìn)行去離子 水清洗的兩步法清洗，去離子水的電阻率為0. 1 18ΜΩ ·cm，鹽酸溶液的重量濃度為2% 30%。本發(fā)明所述的功能薄膜是指對(duì)硅片具有表面鈍化功能或體鈍化功能或減少表面 反射功能或同時(shí)具有這三種功能兩個(gè)以上的介質(zhì)薄膜。本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明采用堿性化學(xué)液對(duì)晶體硅太陽(yáng)電池的硅片進(jìn)行單面腐蝕p-n結(jié)或絨面 結(jié)構(gòu)，能夠非常有效地避免由于雙面P-n結(jié)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的電池邊緣漏電，大幅提高晶體硅太 陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓和短路電流；同時(shí)此工藝不存在減少太陽(yáng)電池受光面P-n結(jié)有效面積的 問(wèn)題，能夠最大化利用受光面P-n結(jié)的面積以提高太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率；
(2)本發(fā)明采用堿性化學(xué)液對(duì)晶體硅太陽(yáng)電池的硅片進(jìn)行單面腐蝕p-n結(jié)或絨面 結(jié)構(gòu)，反應(yīng)腐蝕液即堿性化學(xué)液的成分穩(wěn)定，不存在酸性腐蝕液的易揮發(fā)性，工藝過(guò)程可控 性很高，能夠滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的要求；(3)本發(fā)明采用堿性化學(xué)液代替酸性腐蝕液進(jìn)行單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)，堿 性化學(xué)液相對(duì)于hno3、HF等強(qiáng)酸而言對(duì)工藝操作者的健康威脅很小，而且堿性廢液處理難 度低，處理技術(shù)成熟，可以降低廢液對(duì)環(huán)境的不良影響，因此本發(fā)明工藝具有環(huán)境友好性；(4)本發(fā)明采用堿性化學(xué)液對(duì)晶體硅太陽(yáng)電池的硅片進(jìn)行單面腐蝕p-n結(jié)或絨面 結(jié)構(gòu)，堿性化學(xué)液對(duì)非腐蝕面的介質(zhì)保護(hù)膜不存在腐蝕反應(yīng)或者腐蝕速率很低，因此經(jīng)過(guò) 短時(shí)間的腐蝕反應(yīng)，能夠完全去除腐蝕面的P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)，而對(duì)非腐蝕面的介質(zhì)保護(hù) 膜的性質(zhì)基本不存在影響或者影響很小，能夠非常有效地保護(hù)非腐蝕面的P-n結(jié)和絨面結(jié) 構(gòu)；(5)本發(fā)明采用介質(zhì)膜保護(hù)非腐蝕面的p-n結(jié)，在完成單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu) 步驟后并不需要進(jìn)行介質(zhì)保護(hù)膜的腐蝕，該介質(zhì)膜經(jīng)過(guò)有效的清洗過(guò)程被保留下來(lái)，作為 晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜，對(duì)硅片具有表面鈍化功能或體鈍化功能或減少表面反射功能 或同時(shí)具有這三種功能兩個(gè)以上，在提高電池光電轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)避免了重新制備此功能 薄膜的過(guò)程，有效降低晶體硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式以下列舉具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。需要指出的是，以下實(shí)施例只用于對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，不代表本發(fā)明的保護(hù)范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明的提示做出的非本質(zhì)的 修改和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。以下實(shí)施例提及的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝 是，首先對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理形成絨面結(jié)構(gòu)，接著對(duì)硅片進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散或硼擴(kuò)散形成 P-n結(jié)結(jié)構(gòu)，再用酸性化學(xué)液去除磷硅玻璃或硼硅玻璃，接著對(duì)硅片非腐蝕面的P-n結(jié)進(jìn) 行介質(zhì)膜保護(hù)，再用酸性化學(xué)液去除非保護(hù)面即腐蝕面的自然氧化層或腐蝕面的介質(zhì)膜材 料，然后采用堿性化學(xué)液對(duì)腐蝕面的P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)腐蝕，最后對(duì)硅片上 的介質(zhì)膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的清洗，保留介質(zhì)膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜，避 免了重新制備此功能薄膜的過(guò)程，有效降低晶體硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)低成本單面 腐蝕P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)，有效提高晶體硅太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓和短路電流，最終提高電池 光電轉(zhuǎn)換效率。實(shí)施例1本實(shí)施例中提到的一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)的工藝，包括以 下步驟(1)對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理形成絨面結(jié)構(gòu)；(2)對(duì)硅片進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散形成p-n結(jié)結(jié)構(gòu)；(3)對(duì)硅片進(jìn)行酸性化學(xué)液處理去除磷硅玻璃；(4)對(duì)硅片非腐蝕面的p-n結(jié)進(jìn)行介質(zhì)膜保護(hù)；(5)對(duì)硅片腐蝕面的自然氧化層(Sit)》或腐蝕面的介質(zhì)膜材料進(jìn)行酸性化學(xué)液 去除；
(6)對(duì)硅片腐蝕面的p-n結(jié)采用堿性化學(xué)液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)腐蝕；(7)對(duì)硅片上的介質(zhì)膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的清洗；(8)保留上述介質(zhì)膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜。本實(shí)施例所述的硅片為ρ型單晶硅片，硅片電阻率為1 10 Ω · cm，硅片厚度為 150 200 μ m。本實(shí)施例所述的絨面結(jié)構(gòu)為金字塔絨面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例所述的高溫?cái)U(kuò)散為高溫磷擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為700 900°C。本實(shí)施例所述的酸性化學(xué)液是氫氟酸化學(xué)液，氫氟酸的重量濃度為2%。本實(shí)施例所述的介質(zhì)膜為氮化硅膜，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD) 進(jìn)行氮化硅膜的制備，介質(zhì)膜的總厚度為75 85nm。本實(shí)施例所述的堿性化學(xué)液為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的重量濃度為15% 20%，腐蝕溫度為70 80°C。本實(shí)施例所述的腐蝕p-n結(jié)主要是把硅片雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)中其中一面的p_n結(jié)以 化學(xué)反應(yīng)腐蝕的方式去除，腐蝕深度為0. 2 1 μ m。本實(shí)施例所述的有效清洗為去離子水清洗，去離子水的電阻率為10 18ΜΩ ·_。本實(shí)施例所述的功能薄膜為氮化硅膜，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法 (PECVD)制備的氮化硅膜對(duì)硅片具有表面鈍化功能、體鈍化功能和減少表面反射功能這三 種功能，在實(shí)現(xiàn)單面腐蝕P-n結(jié)并對(duì)硅片上的氮化硅膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的去離子水 清洗后，保留氮化硅膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜。實(shí)施例2本實(shí)施例中提到的一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)的工藝，包括以 下步驟(1)對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理形成絨面結(jié)構(gòu)；(2)對(duì)硅片進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散形成p-n結(jié)結(jié)構(gòu)；(3)對(duì)硅片進(jìn)行酸性化學(xué)液處理去除硼硅玻璃；(4)對(duì)硅片非腐蝕面的p-n結(jié)進(jìn)行介質(zhì)膜保護(hù)；(5)對(duì)硅片腐蝕面的自然氧化層(Sit)》或腐蝕面的介質(zhì)膜材料進(jìn)行酸性化學(xué)液 去除；(6)對(duì)硅片腐蝕面的p-n結(jié)采用堿性化學(xué)液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)腐蝕；(7)對(duì)硅片上的介質(zhì)膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的清洗；(8)保留上述介質(zhì)膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜。本實(shí)施例所述的硅片為η型單晶硅片，硅片電阻率為1 10 Ω · cm，硅片厚度為 150 200 μ m。本實(shí)施例所述的絨面結(jié)構(gòu)為金字塔絨面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例所述的高溫?cái)U(kuò)散為高溫硼擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度在800 1100°C。本實(shí)施例所述的酸性化學(xué)液為氫氟酸和鹽酸的混合酸性化學(xué)液，氫氟酸的重量濃 度為2 %，鹽酸的重量濃度為5%。本實(shí)施例所述的介質(zhì)膜為氧化鋁膜和氮化硅膜的復(fù)合膜，先采用原子層沉積法 (ALD)制備厚度為5 IOnm的氧化鋁膜，然后采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)在氧化鋁膜上面沉積厚度為70 SOnm的氮化硅膜，形成復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例所述的堿性化學(xué)液為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的重量濃度為15% 20%，腐蝕溫度為70 80°C。本實(shí)施例所述的腐蝕p-n結(jié)主要是把硅片雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)中其中一面的p_n結(jié)以 化學(xué)反應(yīng)腐蝕的方式去除，腐蝕深度在0. 2 1 μ m。本實(shí)施例所述的有效清洗為去離子水清洗，去離子水的電阻率為10 18ΜΩ ·_。本實(shí)施例所述的功能薄膜為氧化鋁膜和氮化硅膜的復(fù)合膜，該復(fù)合膜對(duì)硅片具有 表面鈍化功能、體鈍化功能和減少表面反射功能這三種功能，在實(shí)現(xiàn)單面腐蝕P-n結(jié)并對(duì) 硅片上的復(fù)合膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的去離子水清洗后，保留氧化鋁膜和氮化硅膜復(fù)合 膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜。實(shí)施例3本實(shí)施例中提到的一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)及絨面結(jié)構(gòu)的 工藝，包括以下步驟(1)對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理形成絨面結(jié)構(gòu)；(2)對(duì)硅片進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散形成p-n結(jié)結(jié)構(gòu)；(3)對(duì)硅片進(jìn)行酸性化學(xué)液處理去除磷硅玻璃；(4)對(duì)硅片非腐蝕面的p-n結(jié)進(jìn)行介質(zhì)膜保護(hù)；(5)對(duì)硅片腐蝕面的自然氧化層(Sit)》或腐蝕面的介質(zhì)膜材料進(jìn)行酸性化學(xué)液 去除；(6)對(duì)硅片腐蝕面的p-n結(jié)及絨面結(jié)構(gòu)采用堿性化學(xué)液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)腐蝕；(7)對(duì)硅片上的介質(zhì)膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的清洗；(8)保留上述介質(zhì)膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜。本實(shí)施例所述的硅片為ρ型多晶硅片，硅片電阻率為1 10 Ω · cm，硅片厚度為 150 250 μ m。本實(shí)施例所述的絨面結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)條狀凹坑絨面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例所述的高溫?cái)U(kuò)散為高溫磷擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度為700 900°C。本實(shí)施例所述的酸性化學(xué)液為氫氟酸和鹽酸的混合酸性化學(xué)液，氫氟酸的重量濃 度為2 %，鹽酸的重量濃度為5%。本實(shí)施例所述的介質(zhì)膜為氮化硅膜，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD) 進(jìn)行氮化硅膜的制備，介質(zhì)膜的總厚度為75 85nm。本實(shí)施例所述的堿性化學(xué)液為四甲基氫氧化銨溶液，四甲基氫氧胺溶液的重量濃 度為25%，腐蝕溫度為80°C。本實(shí)施例所述的腐蝕p-n結(jié)及絨面結(jié)構(gòu)主要是把硅片雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)中其中一面 的P-n結(jié)及該腐蝕面的長(zhǎng)條狀凹坑絨面結(jié)構(gòu)以化學(xué)反應(yīng)腐蝕的方式去除，腐蝕深度在1 10 μ m。本實(shí)施例所述的有效清洗為先進(jìn)行鹽酸溶液清洗然后進(jìn)行去離子水清洗的兩步 法清洗，去離子水的電阻率為10 18ΜΩ · cm，鹽酸溶液的重量濃度為5%。本實(shí)施例所述的功能薄膜為氮化硅膜，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法 (PECVD)制備的氮化硅膜對(duì)硅片具有表面鈍化功能、體鈍化功能和減少表面反射功能這三種功能，在實(shí)現(xiàn)單面腐蝕p-n結(jié)并對(duì)硅片上的氮化硅膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的去離子水 清洗后，保留氮化硅膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜。實(shí)施例4本實(shí)施例中提到的一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)及絨面結(jié)構(gòu)的 工藝，包括以下步驟(1)對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理形成絨面結(jié)構(gòu)；(2)對(duì)硅片進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散形成p-n結(jié)結(jié)構(gòu)；(3)對(duì)硅片進(jìn)行酸性化學(xué)液處理去除硼硅玻璃；(4)對(duì)硅片非腐蝕面的p-n結(jié)進(jìn)行介質(zhì)膜保護(hù)；(5)對(duì)硅片腐蝕面的自然氧化層(Sit)》或腐蝕面的介質(zhì)膜材料進(jìn)行酸性化學(xué)液 去除；(6)對(duì)硅片腐蝕面的p-n結(jié)及絨面結(jié)構(gòu)采用堿性化學(xué)液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)腐蝕；(7)對(duì)硅片上的介質(zhì)膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的清洗；(8)保留上述介質(zhì)膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜。本實(shí)施例所述的硅片為η型多晶硅片，硅片電阻率為1 10 Ω · cm，硅片厚度為 150 250 μ m。本實(shí)施例所述的絨面結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)條狀凹坑絨面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例所述的高溫?cái)U(kuò)散為高溫硼擴(kuò)散，擴(kuò)散溫度在800 1100°C。本實(shí)施例所述的酸性化學(xué)液為氫氟酸化學(xué)液，氫氟酸的重量濃度為2%。本實(shí)施例所述的介質(zhì)膜為氧化鋁膜和氮化硅膜的復(fù)合膜，先采用原子層沉積法 (ALD)制備厚度為5 IOnm的氧化鋁膜，然后采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD) 在氧化鋁膜上面沉積厚度為70 SOnm的氮化硅膜，形成復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例所述的堿性化學(xué)液為四甲基氫氧化銨溶液，四甲基氫氧胺溶液的重量濃 度為25%，腐蝕溫度為80°C。本實(shí)施例所述的腐蝕p-n結(jié)及絨面結(jié)構(gòu)主要是把硅片雙面p-n結(jié)結(jié)構(gòu)中其中一面 的P-n結(jié)及該腐蝕面的長(zhǎng)條狀凹坑絨面結(jié)構(gòu)以化學(xué)反應(yīng)腐蝕的方式去除，腐蝕深度在1 10 μ m。本實(shí)施例所述的有效清洗為先進(jìn)行鹽酸溶液清洗然后進(jìn)行去離子水清洗的兩步 法清洗，去離子水的電阻率為10 18ΜΩ ·cm，鹽酸溶液的重量濃度為5%。本實(shí)施例所述 的功能薄膜為氧化鋁膜和氮化硅膜的復(fù)合膜，該復(fù)合膜對(duì)硅片具有表面鈍化功能、體鈍化 功能和減少表面反射功能這三種功能，在實(shí)現(xiàn)單面腐蝕P-n結(jié)并對(duì)硅片上的復(fù)合膜和硅片 腐蝕面進(jìn)行有效的去離子水清洗后，保留氧化鋁膜和氮化硅膜復(fù)合膜作為晶體硅太陽(yáng)電池 的功能薄膜。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝，其特征在于，首 先對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理形成絨面結(jié)構(gòu)，接著對(duì)硅片進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散或硼擴(kuò)散形成p-n結(jié) 結(jié)構(gòu)，再用酸性化學(xué)液去除磷硅玻璃或硼硅玻璃，接著對(duì)硅片非腐蝕面的P-n結(jié)進(jìn)行介質(zhì) 膜保護(hù)，再用酸性化學(xué)液去除非保護(hù)面即腐蝕面的自然氧化層或腐蝕面的介質(zhì)膜材料，然 后采用堿性化學(xué)液對(duì)腐蝕面的P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)腐蝕，最后對(duì)硅片上的介質(zhì) 膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的清洗，保留介質(zhì)膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的 工藝，其特征在于，所述的硅片為P型或η型單晶硅片或多晶硅片，硅片電阻率為0. 1 20 Ω · cm,厚度為 50 500 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工 藝，其特征在于，所述的絨面結(jié)構(gòu)為金字塔絨面結(jié)構(gòu)、倒金字塔絨面結(jié)構(gòu)、橢圓凹坑絨面結(jié) 構(gòu)、長(zhǎng)條狀凹坑絨面結(jié)構(gòu)或多孔硅絨面結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工 藝，其特征在于，所述的高溫磷擴(kuò)散或硼擴(kuò)散的擴(kuò)散溫度為500 1100°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工 藝，其特征在于，所述的酸性化學(xué)液為氫氟酸化學(xué)液或氫氟酸和鹽酸、硫酸或硝酸的混合 酸性化學(xué)液，其中氫氟酸的重量濃度為 50%，鹽酸、硫酸和硝酸的重量濃度為0% 30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工 藝，其特征在于，所述的介質(zhì)膜為氮化硅膜、二氧化硅膜、二氧化鈦膜、氧化鋁膜、氧化鋅膜 和氟化鎂膜中的一種介質(zhì)膜或幾種介質(zhì)膜的復(fù)合膜，膜的總厚度為2 200nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工 藝，其特征在于，所述的堿性化學(xué)液為無(wú)機(jī)堿化學(xué)液或有機(jī)堿化學(xué)液或無(wú)機(jī)堿化學(xué)液和有 機(jī)堿化學(xué)液的混合液，無(wú)機(jī)堿化學(xué)液或有機(jī)堿化學(xué)液的重量濃度為2% 30%，腐蝕溫度 為 10 100°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工 藝，其特征在于，所述的無(wú)機(jī)堿化學(xué)液為氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液、碳酸鉀溶液、碳酸鈉 溶液、磷酸鉀溶液和磷酸鈉溶液中的一種或幾種的混合液；所述的有機(jī)堿化學(xué)液為乙醇胺 溶液、四甲基氫氧化銨溶液、甲醇鈉溶液和乙醇鉀溶液中的一種或幾種的混合液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕P-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工 藝，其特征在于，所述的有效清洗為去離子水清洗或先進(jìn)行鹽酸溶液清洗然后進(jìn)行去離子 水清洗的兩步法清洗，去離子水的電阻率為0. 1 18MΩ ·_，鹽酸溶液的重量濃度為2% 30%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工 藝，其特征在于，所述的功能薄膜是指對(duì)硅片具有表面鈍化功能或體鈍化功能或減少表面 反射功能或同時(shí)具有這三種功能兩個(gè)以上的介質(zhì)薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于晶體硅太陽(yáng)電池的單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)的工藝，該工藝首先對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理形成絨面結(jié)構(gòu)，接著對(duì)硅片進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散或硼擴(kuò)散形成p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，再用酸性化學(xué)液去除磷硅玻璃或硼硅玻璃，接著對(duì)硅片非腐蝕面的p-n結(jié)進(jìn)行介質(zhì)膜保護(hù)，再用酸性化學(xué)液去除非保護(hù)面即腐蝕面的自然氧化層或腐蝕面的介質(zhì)膜材料，然后采用堿性化學(xué)液對(duì)腐蝕面的p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)腐蝕，最后對(duì)硅片上的介質(zhì)膜和硅片腐蝕面進(jìn)行有效的清洗，保留介質(zhì)膜作為晶體硅太陽(yáng)電池的功能薄膜，避免了重新制備此功能薄膜的過(guò)程，有效降低晶體硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)低成本單面腐蝕p-n結(jié)或絨面結(jié)構(gòu)，有效提高晶體硅太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓和短路電流，最終提高電池光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102064232SQ20101052271
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者馮成坤, 沈輝 申請(qǐng)人:中山大學(xué)