專利名稱：一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽電池的制備領(lǐng)域，具體是一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法。
背景技術(shù)：
在打印石蠟掩膜工藝步驟中，打印的石蠟圖形的樣式由客戶需求所定，將設(shè)定好的圖形參數(shù)輸入石蠟打印機(jī)臺(tái)中，機(jī)器將自動(dòng)打印出相應(yīng)的石蠟掩膜。而在化學(xué)液去除硅片周邊和背面多余的PN結(jié)工藝步驟中，需在打印石蠟面完全覆蓋一層水膜，以保證硅片在周邊和背面PN結(jié)刻蝕時(shí),整個(gè)表面不被工藝過程中的酸性氣體腐蝕，由于石蠟為疏水性物質(zhì)，石蠟打印到硅片上后再覆蓋水膜時(shí)，水膜在硅片局部區(qū)域常常因覆蓋不好而引起被酸氣侵蝕，被侵蝕的地方在鍍氮化硅膜工序后顯現(xiàn)出外觀問題。 另外，石蠟打印機(jī)在打印石蠟時(shí)的定位精度和石蠟掩膜對(duì)應(yīng)位置處印刷銀電極工序的對(duì)準(zhǔn)精度在十幾個(gè)微米，而打印噴頭易在設(shè)備維護(hù)或生產(chǎn)一段時(shí)間后出現(xiàn)位置偏移，而在石蠟掩膜對(duì)應(yīng)位置處印刷銀電極工序的印刷位置卻沒有改變，這樣就會(huì)引起不能在對(duì)應(yīng)位置處印刷銀電極，從而導(dǎo)致對(duì)準(zhǔn)印刷失效。針對(duì)水膜在打印石蠟后的硅片表面局部區(qū)域常常覆蓋不好的問題，目前的辦法是通過調(diào)節(jié)參數(shù)來控制水噴灑到硅片上的量來調(diào)節(jié)水膜在整個(gè)片子上完全覆蓋，從而改良水膜局部覆蓋不全問題。但是，噴灑水量的多少和大小不好控制，水少了引起水膜局部覆蓋不全，使得片子在鍍膜工序后容出現(xiàn)外觀問題；水多了之后多余的水在化學(xué)液去除硅片周邊和背面多余的PN結(jié)工藝步驟中容易溢流到工藝槽中，引起去除硅片周邊和背面多余的PN結(jié)工藝不合格。還有，不同的石蠟掩摸圖形引起的局部水膜覆蓋不良的情況不同，一旦石蠟掩膜改變則需要調(diào)節(jié)水膜參數(shù)來匹配不同的石蠟掩膜。針對(duì)石蠟打印噴頭偏移而導(dǎo)致的對(duì)準(zhǔn)印刷失效的問題，目前主要由品管監(jiān)測(cè)人員拿片子與標(biāo)片進(jìn)行對(duì)比鑒別是否存在偏移現(xiàn)象，由于掩膜圖形相對(duì)于硅片邊緣沒有一個(gè)參考點(diǎn)，所以靠眼睛對(duì)比鑒別掩膜偏移容易出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷。還有就是，不同的石蠟掩摸圖形需要不同的標(biāo)片，非常麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，解決了以往采用石蠟掩膜法制備太陽電池時(shí)，容易出現(xiàn)水膜覆蓋不良，進(jìn)而導(dǎo)致硅片的周邊和背面PN結(jié)被工藝過程中的酸性氣體腐蝕，影響硅片質(zhì)量的問題。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，包括下述步驟
(1)制絨硅片形成光陷阱表面；
(2)在絨面上擴(kuò)散摻雜形成PN結(jié)；
(3)在擴(kuò)散面上打印上起掩蔽作用的石蠟掩膜；(4)在覆蓋掩膜的片子上覆蓋水膜；
(5)利用化學(xué)液去除硅片周邊和背面多余的PN結(jié)；
(6)在石蠟的掩蔽作用下，利用化學(xué)液對(duì)硅片表面進(jìn)行刻蝕；
(7)去除石蠟掩膜；
(8)磷硅玻璃的去除；
(9)鍍氮化硅膜；
(10)印刷背面電極和背場(chǎng)；
(11)在石蠟掩膜對(duì)應(yīng)位置處印刷銀電極；
(12)燒結(jié)，測(cè)試電性能;
進(jìn)行步驟(3)的同時(shí)，在硅片上打印一圈石蠟外輪廓線，石蠟外輪廓線將石蠟掩膜完全包圍，在進(jìn)行步驟(7)將去除石蠟掩膜的同時(shí)，將石蠟外輪廓線也去除掉。所述石蠟外輪廓線的外邊緣到硅片邊緣的距離為50ιιπΓ 50ιιπι。所述石蠟外輪廓線為一圈包圍石蠟掩膜的實(shí)線。所述石蠟外輪廓線為一圈包圍石蠟掩膜的虛線。所述石蠟外輪廓線為一圈包圍石蠟掩膜的實(shí)線與虛線結(jié)合的線條。進(jìn)一步地，進(jìn)行步驟(4)之前，先判定石蠟外輪廓線是否發(fā)生偏移，若石蠟外輪廓線發(fā)生偏移，則不進(jìn)行后續(xù)的步驟；若石蠟外輪廓線未發(fā)生偏移，則繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的步驟。再進(jìn)一步地，只要滿足下述三點(diǎn)，即可判定石蠟掩膜未發(fā)生偏移，
a、四周的石蠟外輪廓線在硅片上；
b、在石蠟外輪廓線的四邊各選兩個(gè)點(diǎn)，S卩八個(gè)點(diǎn)，為了獲得較好的判斷效果，每邊兩個(gè)點(diǎn)的距離要大于邊長(zhǎng)的二分之一，測(cè)量出每個(gè)點(diǎn)到硅片邊緣的最短垂直距離al、a2、bl、b2、cl、c2、dl、d2, Max (al, a2, bl, b2, cl, c2, dl, d2) -Min (al, a2, bl, b2, cl, c2, dl, d2)<IOOum ；
c、位于石蠟外輪廓線同一邊的兩點(diǎn)到硅片邊緣的最短垂直距離的差值的絕對(duì)值小于25um JPMax (|al_a2|，bl_b2|，cl_c2|，dl_d2 | ) <25um。綜上，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
I、本發(fā)明通過在硅片上打印一圈石蠟外輪廓線，石蠟外輪廓線將石蠟掩膜完全包圍，在硅片上覆蓋水膜后，盡管可能出現(xiàn)水膜與石蠟掩膜的局部區(qū)域覆蓋不良的情況，但是石蠟外輪廓線能起到圍欄的作用，將水兜住，使水膜很好地將整個(gè)石蠟掩膜及圖形周邊區(qū)域覆蓋住，防止被酸性氣體腐蝕，從而避免硅片在鍍膜工藝中出現(xiàn)外觀問題。2、本發(fā)明通過在硅片上打印一圈石蠟外輪廓線，還可以起到判斷掩膜圖形是否偏移的作用，能夠及時(shí)糾正打印出現(xiàn)的偏移問題，降低次品率。


圖I為在硅片上打印一圈包圍石蠟掩膜的石蠟外輪廓線為實(shí)線時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為在硅片上打印一圈包圍石蠟掩膜的石蠟外輪廓線為虛線時(shí)的結(jié)構(gòu)示意 圖3為在硅片上打印一圈包圍石蠟掩膜的石蠟外輪廓線為虛實(shí)結(jié)合線時(shí)的結(jié)構(gòu)示意
圖4為判定石蠟掩膜是否偏移的選點(diǎn)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例
一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，包括下述步驟
(1)制絨硅片形成光陷阱表面；
(2)在絨面上擴(kuò)散摻雜形成PN結(jié)；
(3)在擴(kuò)散面上打印上起掩蔽作用的石蠟掩膜；
(4)在覆蓋掩膜的片子上覆蓋水膜，由于在利用化學(xué)液去除硅片周邊和背面多余的PN結(jié)工序中，酸性氣體會(huì)腐蝕沒有水膜保護(hù)的硅片正面，被腐蝕的硅片正面的在鍍膜工序易 出現(xiàn)外觀問題；
(5)利用化學(xué)液去除硅片周邊和背面多余的PN結(jié)；
(6)在石蠟的掩蔽作用下，利用化學(xué)液對(duì)硅片表面進(jìn)行刻蝕。由于石蠟掩膜的掩蔽作用，打印上掩膜的地方化學(xué)液不能對(duì)硅片表面進(jìn)行刻蝕，化學(xué)液只對(duì)無石蠟掩膜掩蔽的硅片表面進(jìn)行刻蝕，而刻蝕的目的是將擴(kuò)散工序引起摻雜表面死層去除掉，提高光電轉(zhuǎn)換效率。(7)掩蔽作用結(jié)束后，將起掩蔽作用的石蠟去掉；
(8)磷硅玻璃的去除；
(9)鍍氮化硅膜，如果前面的水膜覆蓋不良，就可能導(dǎo)致鍍膜后出現(xiàn)外觀問題；
(10)印刷背面電極和背場(chǎng)；
(11)在石蠟掩膜對(duì)應(yīng)位置處印刷銀電極。這個(gè)工序需要在打印石蠟掩膜對(duì)應(yīng)的位置上印刷銀電極，目前石蠟細(xì)柵的寬度在300um左右，銀電極的寬度在90um左右，而打印石蠟的機(jī)臺(tái)和印刷銀電極的機(jī)臺(tái)都有一定實(shí)現(xiàn)精度，正常情況下有200um的工藝窗口，是完全可以保證銀電極全部印刷在石蠟掩膜的寬度之內(nèi)的，但是一旦出現(xiàn)石蠟掩膜偏移，無論印刷銀電極工序怎么調(diào)節(jié)都不能實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)印刷，而不能對(duì)準(zhǔn)印刷的后果就是光電轉(zhuǎn)化效率較低。(12)燒結(jié)，測(cè)試電性能。為了獲得較高的光電轉(zhuǎn)換效率，硅片上除了打印必須的石蠟掩膜以外，需盡可能地減少石蠟掩膜覆蓋的地方，因?yàn)槭炑谀ぱ诒蔚牡胤讲荒鼙换瘜W(xué)液刻蝕，不能將摻雜表面死層去除掉，就難以獲得較高的光電轉(zhuǎn)換效率。 在進(jìn)行步驟(3 )的同時(shí)，在硅片的邊框上打印石蠟外輪廓線，石蠟外輪廓線將石蠟掩膜完全包圍，打印之前只需要設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)，打印時(shí)，石蠟掩膜和石蠟外輪廓線即可同時(shí)打印在硅片上。通常情況下，由于石蠟的疏水性，在硅片表面覆蓋水膜時(shí)，石蠟掩膜周邊或其它局部區(qū)域往往覆蓋不好，被酸性氣體侵蝕，被侵蝕的地方在鍍氮化硅膜工序后顯現(xiàn)出外觀問題。本發(fā)明通過在石蠟掩膜外打印一圈石蠟外輪廓線，將石蠟掩膜完全包圍，這樣，在覆蓋水膜的時(shí)候，整個(gè)一圈石蠟外輪廓線將水兜住，使石蠟掩膜以外的硅片表面被水膜良好覆蓋，從而免受酸性氣體的侵蝕。石蠟外輪廓線到硅片邊緣的距離可以調(diào)節(jié)，距離太遠(yuǎn)表現(xiàn)為鍍膜工序后沿硅片一圈出現(xiàn)白線的外觀問題，而距離太近的話，由于打印精度的問題，石蠟容易打印到硅片之夕卜，玷污打印的臺(tái)面，浪費(fèi)石蠟。由于石蠟外輪廓線有一定的寬度，本實(shí)施例將石蠟外輪廓線的外邊緣到硅片邊緣的距離設(shè)置在5(Tl50Um，之所以選擇5(Tl50Um這個(gè)距離，是因?yàn)樵诒ＷC了水膜良好覆蓋性的基礎(chǔ)上，該距離產(chǎn)生的白線肉眼根本看不出，解決了以往出現(xiàn)的外觀問題。石蠟外輪廓線的線寬也是可以調(diào)節(jié)的，在保證兜住水的前提下，線寬盡量要小，因?yàn)樘珜捯馕吨速M(fèi)石蠟，太細(xì)兜不住水，易出現(xiàn)水膜覆蓋不良導(dǎo)致的外觀問題；同時(shí)，由于石蠟掩蔽的地方化學(xué)液不能對(duì)硅片表面進(jìn)行刻蝕，擴(kuò)散引起的表面死層導(dǎo)致電池的光電轉(zhuǎn)換效率低，所以石蠟外輪廓線太寬不利于轉(zhuǎn)換效率的提升。如圖I所示，最外面的一圈實(shí)線為硅片邊緣，往里的一圈實(shí)線為石蠟外輪廓線，被石蠟外輪廓線包圍著的整個(gè)圖形就是石蠟掩膜，石蠟掩膜的形狀根據(jù)客戶的需要，可以是各種各樣；同理，如圖2及圖3所示，只是石蠟外輪廓線由實(shí)線變成了虛線或虛實(shí)結(jié)合線，虛線或虛實(shí)結(jié)合線包圍的也是石蠟掩膜；在保證兜住水的前提下，石蠟外輪廓線可以是實(shí)線、虛線及虛實(shí)結(jié)合線中的任意一種，通常情況下選擇的是實(shí)線，但是只要能夠兜住水，虛線及虛實(shí)結(jié)合線也可以，這樣還能減少石蠟的用量。理論上講，石蠟外輪廓線或多或少會(huì)對(duì)硅片的刻蝕帶來影響，但是由于石蠟外輪 廓線處在石蠟掩膜的外圍，且距離硅片邊緣較近，因此對(duì)硅片的刻蝕影響十分微弱，基本可以忽略不計(jì)，可以這么講，石蠟外輪廓線對(duì)硅片刻蝕的影響比整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)表現(xiàn)出來的波動(dòng)還小，因此，石蠟外輪廓線在保證石蠟掩膜周邊的硅片被水膜良好覆蓋的情況下，不會(huì)帶來任何對(duì)娃片不利的影響。完成刻蝕后，將石蠟外輪廓線去除掉，避免影響后面的環(huán)節(jié)。石蠟外輪廓線還有一個(gè)目的就是判定石蠟掩膜是否偏移。在打印之前，石蠟掩膜和石蠟外輪廓線在打印設(shè)備上的位置是固定的，且是標(biāo)準(zhǔn)的，即石蠟掩膜和石蠟外輪廓線的相對(duì)位置是不變的。判定石蠟掩膜未偏移的標(biāo)準(zhǔn)有三點(diǎn)
1、四周的石蠟外輪廓線在硅片上；
2、如圖4所示，在石蠟外輪廓線的四邊各選兩個(gè)點(diǎn)，S卩八個(gè)點(diǎn)，為了獲得較好的判斷效果，每邊兩個(gè)點(diǎn)的距離要大于邊長(zhǎng)的二分之一，測(cè)量出每個(gè)點(diǎn)到硅片邊緣的最短垂直距離al、a2、bl、b2、cl、c2、dl、d2, Max (al, a2, bl, b2, cl, c2, dl, d2) -Min (al，a2，bl，b2，cl,c2, dl, d2) <IOOum ；
3、位于石蠟外輪廓線同一邊的兩點(diǎn)到硅片邊緣的最短垂直距離的差值的絕對(duì)值小于25um JPMax (|al_a2|，bl_b2|，cl_c2|，dl_d2 | ) <25um。只要滿足上述三點(diǎn)，即可判定石蠟掩膜未發(fā)生偏移，該判定方法與傳統(tǒng)的采用人工拿片子與標(biāo)片對(duì)比的方法相比，精度更高且可靠，能有效降低次品率。
權(quán)利要求
1.一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，包括下述步驟 (1)制絨硅片形成光陷阱表面； (2)在絨面上擴(kuò)散摻雜形成PN結(jié)； (3)在擴(kuò)散面上打印上起掩蔽作用的石蠟掩膜； (4)在覆蓋掩膜的片子上覆蓋水膜； (5)利用化學(xué)液去除硅片周邊和背面多余的PN結(jié)； (6)在石蠟的掩蔽作用下，利用化學(xué)液對(duì)硅片表面進(jìn)行刻蝕； (7)去除石蠟掩膜； (8)磷硅玻璃的去除； (9)鍍氮化硅膜； (10)印刷背面電極和背場(chǎng)； (11)在石蠟掩膜對(duì)應(yīng)位置處印刷銀電極； (12)燒結(jié)，測(cè)試電性能; 其特征在于進(jìn)行步驟(3)的同時(shí)，在硅片上打印一圈石蠟外輪廓線，石蠟外輪廓線將石蠟掩膜完全包圍，在進(jìn)行步驟(7)將去除石蠟掩膜的同時(shí)，將石蠟外輪廓線也去除掉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，其特征在于所述石蠟外輪廓線的外邊緣到硅片邊緣的距離為50ιιπΓ 50ιιπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，其特征在于所述石蠟外輪廓線為一圈包圍石蠟掩膜的實(shí)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，其特征在于所述石蠟外輪廓線為一圈包圍石蠟掩膜的虛線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，其特征在于所述石蠟外輪廓線為一圈包圍石蠟掩膜的實(shí)線與虛線結(jié)合的線條。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，其特征在于進(jìn)行步驟(4)之前，先判定石蠟外輪廓線是否發(fā)生偏移，若石蠟外輪廓線發(fā)生偏移，則不進(jìn)行后續(xù)的步驟；若石蠟外輪廓線未發(fā)生偏移，則繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，其特征在于只要滿足下述三點(diǎn)，即可判定石蠟掩膜未發(fā)生偏移， a、四周的石蠟外輪廓線在硅片上； b、在石蠟外輪廓線的四邊各選兩個(gè)點(diǎn)，S卩八個(gè)點(diǎn)，為了獲得較好的判斷效果，每邊兩個(gè)點(diǎn)的距離要大于邊長(zhǎng)的二分之一，測(cè)量出每個(gè)點(diǎn)到硅片邊緣的最短垂直距離al、a2、bl、b2、cl、c2、dl、d2，Max (al，a2，bl，b2，cl, c2，dl，d2) -Min (al，a2，bl，b2，cl, c2，dl，d2)<100um ； c、位于石蠟外輪廓線同一邊的兩點(diǎn)到硅片邊緣的最短垂直距離的差值的絕對(duì)值小于25um，即 Max (|al_a2|，|bl_b2|，|cl_c2|，| dl_d2 | ) <25um。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用石蠟外邊框掩膜法制備太陽電池的方法，包括下述步驟(1)制絨硅片形成光陷阱表面；(2)在絨面上擴(kuò)散摻雜形成PN結(jié)；(3)在擴(kuò)散面上打印上起掩蔽作用的石蠟掩膜；(4)在覆蓋掩膜的片子上覆蓋水膜；(5)利用化學(xué)液去除硅片周邊和背面多余的PN結(jié)；(6)利用化學(xué)液對(duì)硅片表面進(jìn)行刻蝕；(7)去除石蠟掩膜；(8)磷硅玻璃的去除；(9)鍍氮化硅膜；(10)印刷背面電極和背場(chǎng)；(11)在石蠟掩膜對(duì)應(yīng)位置處印刷銀電極；(12)燒結(jié)，測(cè)試電性能。本發(fā)明采用上述方法制備太陽電池時(shí)，能有效避免水膜覆蓋不良而影響硅片質(zhì)量的問題，同時(shí)還能確保銀電極的印刷位置精確對(duì)準(zhǔn)，從而提升電池片的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102820379SQ20121030817
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者程曦, 段甜健, 馬熠隆, 夏偉, 包崇彬, 李質(zhì)磊, 盛雯婷, 張鳳鳴 申請(qǐng)人:天威新能源控股有限公司