太陽能電池用晶片、太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法、太陽能電池的生產(chǎn)方法和太陽能電池 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種太陽能電池用晶片，所述太陽能電池用晶片可以使用用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片來生產(chǎn)，所述太陽能電池用晶片可以用于制造具有高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。在本發(fā)明的由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)且在酸紋理處理前的太陽能電池用晶片中，在所述太陽能電池用晶片的至少一個表面，不存在非晶形層，且殘留由使用固定磨粒線鋸的切割而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
【專利說明】太陽能電池用晶片、太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法、太陽能電池的生產(chǎn)方法和太陽能電池模塊的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能電池用晶片、太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法、太陽能電池的生產(chǎn)方法、和太陽能電池模塊的生產(chǎn)方法。本發(fā)明尤其涉及利用固定磨粒線鋸(bondedabrasive wire)切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)的太陽能電池用晶片，所述太陽能電池用晶片可用于制造具有高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，太陽能電池使用以硅晶片或其它半導(dǎo)體晶片來制造。為了提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，必需減少由太陽能電池的光接收表面反射的光和透過太陽能電池的光。例如，在使用硅晶片來制造晶體太陽能電池的情況下，由于硅晶片對于光電轉(zhuǎn)換有效的可見光的透過率低，所以為了提高轉(zhuǎn)換效率，重要的是將作為光接收表面的硅晶片表面的可見光的反射損失降低，從而有效地將入射光捕獲在太陽能電池中。
[0003]用于降低娃晶片表面上的入射光的反射損失的技術(shù)包括在表面上形成抗反射膜的技術(shù)和在表面形成不均勻結(jié)構(gòu)諸如被稱作紋理結(jié)構(gòu)(textured structure)的微小尺寸的椎體不規(guī)則結(jié)構(gòu)(irregularities)的技術(shù)。關(guān)于后者技術(shù),在表面形成紋理結(jié)構(gòu)的方法適合用于單晶硅，表現(xiàn)為利用堿性溶液對(100)單晶硅表面進行蝕刻的方法。該方法利用
(111)面的蝕刻速度比(100)面、(110)面的蝕刻速度慢。作為后者技術(shù)，用酸溶液的各向同性的蝕刻也是已知的。用酸溶液的蝕刻利用了含有硝酸和氫氟酸的酸，從而進行以下反應(yīng)，其中將硅表面氧化為SiO2，然后用氫氟酸溶解該Si02。當用堿性溶液蝕刻表面上結(jié)晶方向不均一的多晶硅晶片時，僅在晶片表面上暴露(100)面的晶粒上形成紋理結(jié)構(gòu)，而在其它晶粒上則無法充分形成紋理結(jié)構(gòu)。因此，在多晶硅晶片上主要通過酸溶液的蝕刻來形成不均一結(jié)構(gòu)。在本說明書中，以后將為了降低反射損失而用酸溶液蝕刻多晶晶片表面的處理稱作“酸紋理處理”。
[0004]此處，聚焦于僅通過用酸溶液蝕刻多晶硅基板的表面無法獲得充分的填充因子(fill factor), JP 2005-136081 A (PTL I)公開了太陽能電池晶片的生產(chǎn)方法，其包括在酸紋理處理前利用堿性溶液諸如NaOH將多晶硅基板的表面蝕刻至7 μ m以上的步驟。在從結(jié)晶塊切下后，立即在硅晶片的表面上產(chǎn)生切割損傷。專利文獻I中進行的利用堿性溶液的蝕刻的程度，使得可以去除由于該切割加工引起的損傷。具體而言，在通過堿處理將切割引起的損傷去除后，通過用酸溶液的蝕刻形成不均一結(jié)構(gòu)，從而使用該晶片作為其基板而制造太陽能電池。
[0005]此處，將多晶半導(dǎo)體塊切割而獲得多晶半導(dǎo)體晶片的方法廣泛分為兩種類型:使用游離磨粒(free abrasive grains)(游離磨粒切割(free abrasive cutting))的方法和使用固定磨粒(bonded abrasive grains)(固定磨粒切割(bonded abrasive cutting))的方法。在游離磨粒切割中，將含有磨粒的漿料用作工作液，在向線連續(xù)供給漿料的同時使線移動。通過利用線的移動而送至待切割部分的漿料的研磨作用將多晶半導(dǎo)體塊切片。然而，游離磨粒切割具有一些問題，諸如切割速度慢，這是因為使用漿料作為工作液。因此，近年來，使用固定磨粒線鋸來切割多晶半導(dǎo)體塊的固定磨粒切割已經(jīng)引起注意。在固定磨粒切割中，使用其中用樹脂或通過電鍍而使磨粒固定的線鋸(被稱作“固定磨粒線鋸”)進行切片。具體而言，使用固定磨粒線鋸，通過固定至線表面的磨粒的研磨作用將多晶半導(dǎo)體塊切片。因此，可使用不含磨粒的工作液(冷卻劑)，其可以解決游離磨粒線鋸的由漿料引起的問題。
[0006]引用列表
專利文獻
PTL 1: JP 2005-136081 A。
[0007]發(fā)明概述 (技術(shù)問題)
然而，已經(jīng)明顯的是，由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)的太陽能電池，與由通過游離磨粒切割法切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)的太陽能電池相比，具有較低的轉(zhuǎn)換效率。因此，使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片目前沒有被用作太陽能電池用晶片。因此，已經(jīng)期望由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片來生產(chǎn)具有高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池的方法。
[0008]鑒于上述問題，本發(fā)明的一個目的在于提供由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片(所述晶片可用于制造具有高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池)生產(chǎn)的太陽能電池用晶片和其生產(chǎn)方法，以及包括該晶片生產(chǎn)方法的太陽能電池的生產(chǎn)方法和太陽能電池模塊的生產(chǎn)方法。
[0009](解決問題的方案)
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人進行許多研究后發(fā)現(xiàn)，當使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片的表面在實施酸紋理處理前處于特定條件時，通過隨后實施酸紋理處理可形成良好的不均一結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可有效地降低晶片表面的光的反射損失，并且可提高使用該晶片生產(chǎn)的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，從而完成本發(fā)明。本發(fā)明基于上述發(fā)現(xiàn)而完成O
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要包括以下組分。
[0011](I)酸紋理處理前(被酸紋理處理前)的太陽能電池用晶片，其由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)，
其中在所述太陽能電池用晶片的至少一個表面上，不存在非晶形層、且殘留由使用所述固定磨粒線鋸的切割而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0012](2)由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)酸紋理處理前的太陽能電池用晶片的方法，
其中使包含含有N作為構(gòu)成元素的堿的堿性溶液與所述多晶半導(dǎo)體晶片的至少一個表面接觸而蝕刻所述多晶半導(dǎo)體晶片的至少一個表面，使得在所述至少一個表面不存在非晶形層、且殘留由使用所述固定磨粒線鋸的切割而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0013](3)根據(jù)上述(2)所述的太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法，其中所述堿性溶液包含
過氧化氫。
[0014](4)根據(jù)上述(2)或(3)所述的太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法，其中所述堿性溶液包含表面活性劑。
[0015](5)太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法，包括對根據(jù)上述(2)至(4)中任一項生產(chǎn)的所述太陽能電池用晶片的所述至少一個表面進行酸紋理處理的步驟。
[0016](6)太陽能電池的生產(chǎn)方法，除了根據(jù)上述(5)所述的太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法的步驟以外，進一步包括由所述太陽能電池用晶片生產(chǎn)太陽能電池的步驟。
[0017](7)太陽能電池模塊的生產(chǎn)方法，除了根據(jù)上述(6)所述的太陽能電池的生產(chǎn)方法的步驟以外，進一步包括由所述太陽能電池生產(chǎn)太陽能電池模塊的步驟。
[0018](本發(fā)明的有利效果)
根據(jù)本發(fā)明，由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)具有無非晶形層的表面的太陽能電池用晶片，其中所述太陽能電池用晶片殘留使用固定磨粒線鋸的切割而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)；通過隨后的酸紋理處理，在晶片表面上可以形成尺寸和分布均勻的不均一結(jié)構(gòu)；并且通過使用該太陽能電池用晶片可制造具有高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。
[0019]附圖簡述
圖1(a)至圖1(c)是說明根據(jù)實施例8的多晶硅晶片表面的SEM圖像，其中(a)顯示使用固定磨粒線鋸從多晶硅切割后的晶片表面，(b)顯示隨后用包含1.5% NH4OH和1.5% H2O2的堿性溶液進行蝕刻處理的晶片表面，(c)顯示進一步進行隨后酸紋理處理蝕刻的晶片表面。
[0020]圖2(a)和2(b)是說明根據(jù)實施例12的多晶硅晶片表面的SEM圖像，其中(a)顯示通過使用固定磨粒線鋸切割多晶硅而獲得的晶片表面，所述晶片已經(jīng)用包含2.0%KS-3050和0.1% KOH的堿性溶液進行蝕刻處理，圖(b)顯示隨后進行酸紋理處理的晶片表面。
[0021]圖3(a)和3(b)是說明根據(jù)比較例9的多晶硅晶片表面的SEM圖像，其中(a)顯示通過使用固定磨粒線鋸切割多晶硅后獲得的晶片表面，所述晶片隨后用堿性溶液進行蝕刻處理，(b)顯示隨后進行酸紋理處理的晶片表面。
[0022]圖4是說明根據(jù)比較例I的多晶硅晶片表面的SEM圖像。該晶片是通過使用固定磨粒線鋸切割多晶硅獲得的，并且沒有用堿性溶液蝕刻而進行酸紋理處理。
[0023]圖5顯示沒有進行酸紋理處理的多晶硅晶片表面的拉曼光譜結(jié)果。(a)、(b)和(C)分別對應(yīng)于實施例7、實施例8和實施例12中通過使用固定磨粒線鋸切割多晶硅并且進行堿性溶液的蝕刻處理而獲得的晶片表面，并且(d)對應(yīng)于比較例I中通過使用固定磨粒線銀切割多晶娃而獲得的晶片表面。
[0024]實施方案的描述
現(xiàn)在將更詳細描述本發(fā)明。首先，本發(fā)明中使用的多晶半導(dǎo)體晶片沒有特別限定，可以使用太陽能電池生產(chǎn)中通常使用的半導(dǎo)體晶片。例如，可以使用通過將多晶硅結(jié)晶塊切片而獲得的多晶硅晶片?，F(xiàn)在將以蝕刻多晶硅晶片來生產(chǎn)多晶硅太陽能電池用晶片的方法為例來描述本發(fā)明。
[0025](太陽能電池用晶片)
本發(fā)明的一個實施方案是由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)的太陽能電池用晶片，其晶片沒有進行酸紋理處理。本文中，“太陽能電池用晶片”是指用于生產(chǎn)太陽能電池而對其至少一個表面進行蝕刻處理的多晶半導(dǎo)體晶片。該一個表面作為太陽能電池的光接收表面。根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用晶片的特征在于，在一個表面不存在非晶形層，且殘留由固定磨粒線鋸的切割而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0026]以下將以具體例描述采用上述本發(fā)明的特征性結(jié)構(gòu)的技術(shù)意義以及操作和效果。
[0027]根據(jù)本發(fā)明人的研究，如預(yù)期地，由對通過用固定磨粒線鋸切割制備的多晶硅晶片進行已知的酸紋理處理而獲得的太陽能電池用晶片生產(chǎn)的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，比由對通過游離磨粒切割法切片獲得的多晶硅晶片進行相同的酸紋理處理而獲得的太陽能電池用晶片生產(chǎn)的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率要低。觀察已經(jīng)進行酸紋理處理的前述晶片的表面，如圖4中顯示，發(fā)現(xiàn)在晶片表面形成的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的尺寸和分布不均勻。
[0028]此處，圖1 (a)顯示使用固定磨粒線鋸切割后不久的多晶硅晶片表面。如圖1 (a)中顯示，在晶片表面不均一地形成由使用固定磨粒線鋸的切割引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，并且沿著線的移動方向(圖中的橫向)，形成由切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，以具有如條紋模式的方向。根據(jù)本發(fā)明人所作的研究，在切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)相對較少且較小的區(qū)域(光滑部)形成非晶形層。非晶形層抑制酸紋理處理的蝕刻反應(yīng)的進行。因此，當對該表面進行酸紋理處理時，如上述圖4中，因為蝕刻不可能進行，所以在光滑部難以形成不規(guī)則結(jié)構(gòu)，然而在無非晶形層的區(qū)域(其中明顯形成相對大的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的區(qū)域)容易形成不規(guī)則結(jié)構(gòu)，因為蝕刻可能進行。這歸因于不規(guī)則結(jié)構(gòu)的尺寸和分布的不均一。
[0029]鑒于上述情況，本發(fā)明人考慮在對使用固定磨粒線鋸切割的多晶硅晶片進行酸紋理處理前，將上述非晶形層去除。上述專利文獻I中，盡管沒有使用固定磨粒線鋸切割晶片，但是在通過用堿性溶液蝕刻至7μπι以上的深度而將切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)去除后，進行酸紋理處理。因此，該方法適合于使用固定磨粒線鋸切割的多晶硅晶片。然而，已經(jīng)進行酸紋理處理的表面具有不均勻不均一的結(jié)構(gòu)，并且發(fā)現(xiàn)獲得的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率沒有明顯提聞。
[0030]此處的表面狀態(tài)如下。首先，用堿性溶液去除由于切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的表面具有如圖3(a)顯示的形狀，使得暴露多晶硅的晶體表面。具體而言，在多晶硅晶片的由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的下方，具有各種結(jié)晶方向的表面。當將晶片蝕刻至使得不規(guī)則結(jié)構(gòu)和非晶形層被一起去除的程度，也將表面的晶體部分蝕刻，這導(dǎo)致在晶片表面各種晶體表面暴露的不均勻的表面概況。例如，具有(100)表面的晶體方向的部分形成錐形的紋理結(jié)構(gòu)，然而(110)表面的部分形成具有(111)側(cè)面的深溝；因此，在晶片表面不均一結(jié)構(gòu)是不均勻的。當對此類太陽能電池用晶片進行酸紋理處理時，發(fā)現(xiàn)晶片表面的概況如圖3(b)所示，使得在堿處理后殘留不均勻的不均一結(jié)構(gòu)。當在表面上形成電極時，晶粒之間表面的不規(guī)則狀態(tài)不同，這導(dǎo)致電阻不同。因此，本發(fā)明人得出由該晶片生產(chǎn)的太陽能電池?zé)o法獲得高轉(zhuǎn)換效率的結(jié)論。
[0031]基于以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人獲得如下。在酸紋理處理前，不將由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)去除而暴露結(jié)晶表面，而是可通過僅將形成在表面上的非晶形層去除來有意地殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。因此，可通過酸紋理處理而在晶片表面形成均勻的紋理結(jié)構(gòu)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用晶片具有至少一個無非晶形層的表面，且在至少一個表面上殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。圖1(a)至圖1(c)，圖2(a)和圖2(b)是各自說明多晶硅晶片表面的SEM圖像。圖1(a)顯示通過使用固定磨粒線鋸切割多晶硅后立即獲得的晶片表面。圖1(b)和圖2(a)各自顯示通過僅將非晶形層去除而殘留由使用固定磨粒線鋸的切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的太陽能電池用晶片的表面。
[0033]圖1(c)和圖2(b)各自顯示在進行酸紋理處理后不久的根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用晶片的表面，其中發(fā)現(xiàn)，與圖3(b)和圖4相比，在晶片整個表面形著均勻的不均一結(jié)構(gòu)。因此，對根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用晶片進行酸紋理處理可以在整個表面形成尺寸和分布均勻的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，因此，可以生產(chǎn)具有高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。
[0034]此處，本發(fā)明中如下確定是否存在非晶形層。當在通過拉曼光譜法測定的420 cm-1至480 CnT1的拉曼光譜范圍內(nèi)觀察到肩峰時，則確定存在非晶形層。另一方面，如果在420cm-1至480 cm-1的范圍內(nèi)沒有觀察到肩峰，則確定在晶片表面不存在非晶形層。
[0035](太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法)
根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法的實例包括特征在于如下的方法:使包含含有N(氮)作為構(gòu)成元素的堿的堿性溶液，與使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片的至少一個表面接觸，以進行蝕刻至以下狀態(tài)，其中至少一個表面沒有非晶形層，且殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0036]進一步，通過向上述方法中添加酸紋理處理步驟，可以形成提供有能夠抑制反射損失的均勻的不均一結(jié)構(gòu)的太陽能電池用晶片。
[0037]不同于使多晶硅晶片進行堿處理而去除切割損傷以獲得太陽能電池用晶片和通過酸紋理處理在太陽能電池用晶片上形成不均一結(jié)構(gòu)的技術(shù)，本發(fā)明基于以下與常規(guī)方法顯著不同的技術(shù)理念。對太陽能電池用晶片進行酸紋理處理，所述太陽能電池用晶片通過用特定堿性溶液蝕刻而選擇性去除非晶形層，從而通過組合特定的堿處理與酸紋理處理，在整個晶片表面形成最佳的不均一結(jié)構(gòu)。這使得使用利用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片來制造具有高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池成為可能。
[0038]根據(jù)本發(fā)明人所作的研究發(fā)現(xiàn)，盡管在使用固定磨粒線鋸切割的此類晶片中通過用酸溶液蝕刻而形成的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的尺寸和分布可能是不均勻的，但是通過用包含含有N作為構(gòu)成元素的堿的堿性溶液選擇性蝕刻晶片表面的非晶形層，隨后實施酸溶液的蝕刻，可以使不規(guī)則結(jié)構(gòu)的尺寸和分布變得均勻。
[0039]非晶形層優(yōu)先用包含含有N作為構(gòu)成元素的堿的堿性溶液來去除。非晶形層也可以用給定的堿性溶液或酸溶液去除。然而，當在盡可能保留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)進行酸蝕刻時，可以獲得具有所需紋理的太陽能電池用晶片。因此，為了在盡可能保留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的情況下將抑制酸紋理處理的非晶形層去除，需要使用包含含有N作為構(gòu)成元素的堿的堿性溶液的處理。
[0040]含有N的堿的實例包括氨、肼、氫氧化四烷基銨和胺。在氫氧化四烷基銨中，每個烷基部分優(yōu)選含有1-3個碳原子，尤其優(yōu)選使用氫氧化四甲基銨(TMAH)。胺可以是伯胺、仲胺和叔胺中的任一種，其中每個烴基優(yōu)選含有1-3個碳原子。也可以是其中每個烴基的至少一個氫原子被OH基取代的烷醇胺。作為胺，例如可以使用甲胺、二甲胺或三甲胺。
[0041]進一步，在本發(fā)明中，在不殘留非晶形層且殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的程度來進行蝕刻；因此，在控制蝕刻深度的方面，優(yōu)選使用含有過氧化氫的堿性溶液，從而降低蝕刻速度。堿性溶液可以含有例如0.1質(zhì)量％ -6.0質(zhì)量％，優(yōu)選0.1質(zhì)量％ -3.0質(zhì)量％，更優(yōu)選1.5質(zhì)量％ -3.0質(zhì)量％的過氧化氫。[0042]為了降低蝕刻速度，也可以在堿性溶液中含有表面活性劑。表面活性劑沒有具體限定，只要該組分不會極端降低用含有N的堿進行蝕刻的反應(yīng)性即可；然而，表面活性劑優(yōu)選為陰離子型表面活性劑或非離子型表面活性劑，優(yōu)選包括分子量為1000以下的聚合物。此外，尤其優(yōu)選含有氨基乙醇的表面活性劑。
[0043]作為含有表面活性劑的堿性溶液，例如可以使用Kao Corporation生產(chǎn)的CLEANTHROUGH? KS-3050 (以下稱為“KS-3050”)。KS-3050是含有氨基乙醇的表面活性劑，并且是含有作為烷醇胺的2-氨基乙醇的溶液。當將KS-3050單獨用作堿性溶液時，蝕刻取決于KS-3050的濃度和處理時間。濃度優(yōu)選為例如0.1質(zhì)量％ -10質(zhì)量％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為I質(zhì)量％ -5質(zhì)量％的范圍內(nèi)，仍更優(yōu)選為2質(zhì)量％ -3質(zhì)量％的范圍內(nèi)。小于0.1質(zhì)量％的濃度無法確保充分的蝕刻，或者耗費太長時間，而超過10質(zhì)量％的濃度增加成本，并且在隨后步驟中不可能通過清洗而完全去除表面活性劑。為了增加KS-3050的反應(yīng)速度，可以添加I質(zhì)量％以下的Κ0Η。添加的量優(yōu)選為I質(zhì)量％以下，因為更高的量可能消除優(yōu)先蝕刻非晶形層的效果。
[0044]用堿性溶液處理的時間，S卩，使晶片表面與堿性溶液接觸的時間沒有具體限定，只要沒有非晶形層且殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)即可。例如處理時間優(yōu)選為約3分鐘-30分鐘，更優(yōu)選為5分鐘-20分鐘，最優(yōu)選為5分鐘-10分鐘。
[0045]進一步，用于蝕刻的堿性溶液中含有N的堿的濃度沒有具體限定，只要可以進行蝕刻使得沒有非晶形層且殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)即可。例如，濃度優(yōu)選為0.1質(zhì)量％ -3.0質(zhì)量％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為1.0質(zhì)量％ -2.5質(zhì)量％的范圍內(nèi)，最優(yōu)選為1.5質(zhì)量％ -2.0質(zhì)量％的范圍內(nèi)。
[0046]此外，用堿性溶液蝕刻的處理溫度沒有具體限定，只要可以進行蝕刻使得沒有非晶形層且殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)即可。例如，處理溫度可以為 30°C -50°C，優(yōu)選為 35°C -45°C。
[0047]對于用于酸紋理處理的酸溶液，優(yōu)選使用含有氫氟酸和硝酸的水溶液。例如，酸溶液可優(yōu)選為其中混合濃度為50質(zhì)量％的氫氟酸、濃度為70質(zhì)量％的硝酸和水的酸溶液。氫氟酸和硝酸的最終濃度分別優(yōu)選為I質(zhì)量％ -10質(zhì)量％和10質(zhì)量％ -50質(zhì)量％，分別更優(yōu)選為3質(zhì)量％ -6質(zhì)量％和20質(zhì)量％ -40質(zhì)量％。
[0048]使處理溶液與晶片表面接觸的方法的實例包括浸潰涂布法和噴霧涂布法?；蛘撸梢允褂檬固幚砣芤旱蜗轮磷鳛楣饨邮毡砻娴木囊粋€表面上的澆鑄法。
[0049]以上已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法及其操作和效果。該生產(chǎn)方法的一個額外優(yōu)勢在于不必完全去除由切片引起的缺陷。具體而言，與常規(guī)技術(shù)相t匕，來自晶片的機械加工余量明顯更少，其導(dǎo)致材料損失降低；從而可提供廉價的太陽能電池。
[0050](太陽能電池的生產(chǎn)方法)
除了至此所述的根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法的步驟以外，根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的生產(chǎn)方法進一步包括使用該太陽能電池用晶片生產(chǎn)太陽能電池的工序。電池生產(chǎn)工序至少包括通過摻雜劑擴散熱處理形成pn接面(pn junction)的步驟,和形成電極的步驟。在摻雜劑擴散熱處理中，使磷熱擴散至P型基板。
[0051]注意，形成pn接面的步驟也可以在根據(jù)本發(fā)明的蝕刻工序前進行。換言之，切片后，在已經(jīng)通過摻雜劑熱擴散處理形成pn接面的狀態(tài)下，在晶片上進行根據(jù)本發(fā)明的蝕刻工序?？梢酝ㄟ^在因此獲得的太陽能電池用晶片上形成電極而生產(chǎn)太陽能電池。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池的生產(chǎn)方法，可以獲得在電池的光接收表面上入射光的反射損失降低且具有高能量轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。
[0053](太陽能電池模塊的生產(chǎn)方法)
除了上述太陽能電池的生產(chǎn)方法的步驟以外，根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池模塊的生產(chǎn)方法進一步包括使用該太陽能電池生產(chǎn)太陽能電池模塊的工序。生產(chǎn)模塊的工序包括:排列多個太陽能電池且將電極配線的步驟，在強化玻璃基板上排列經(jīng)配線的太陽能電池且使用樹脂與保護膜將其密封的步驟，以及組裝鋁架而將終端電纜與配線電力連接的步驟。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池模塊的生產(chǎn)方法可以抑制太陽能電池的光接收表面的入射光的反射損失，且因此獲得具有高能量轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池模塊。
[0055]因此，已經(jīng)描述了本發(fā)明以顯示典型實施方案的實例。然而，本發(fā)明并不限定于這些實施方案，并且可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)以各種方式進行改變。
[0056][實施例]
為了進一步闡明本發(fā)明的效果，將討論下述實施例和比較例的比較性評估。
[0057]〈樣品制備〉
(實施例)
首先，通過使用固定磨粒線鋸切片制備156 mm的方形P型多晶娃晶片(厚度:0.2mm)。在表I中顯示的溫度和時間條件下將晶片浸潰于表I的堿性溶液中。然后，用水洗滌晶片，在氮氣環(huán)境下使其干燥，從而生產(chǎn)本發(fā)明的太陽能電池用晶片。然后，使用通過以1:4:5(體積比)混合50質(zhì)量％氫氟酸、70質(zhì)量％硝酸和水制備的酸溶液，在室溫下進行3分鐘蝕刻處理，然后使晶片干燥。
[0058](比較例I)
首先，通過使用固定磨粒線鋸切片制備156 mm的方形P型多晶娃晶片(厚度:0.2mm)。在不進行堿性溶液蝕刻的情況下，使用通過以1:4:5(體積比)混合50質(zhì)量％氫氟酸、70質(zhì)量％硝酸和水制備的酸溶液，在室溫下進行3分鐘蝕刻處理，然后使晶片干燥。從而生產(chǎn)根據(jù)比較例I的太陽能電池用晶片。
[0059](比較例2)
首先，通過使用游離磨粒線鋸切片制備156 mm的方形P型多晶娃晶片(厚度:0.2mm)。在不進行堿性溶液蝕刻的情況下，使用通過以1:4:5(體積比)混合50質(zhì)量％氫氟酸、70質(zhì)量％硝酸和水制備的酸溶液，在室溫下進行3分鐘蝕刻處理，然后使晶片干燥。從而生產(chǎn)根據(jù)比較例2的太陽能電池用晶片。
[0060](比較例3-9)
使用表I中顯示的溶液作為堿性溶液，并且堿性溶液的處理時間如表I中所示，除此之夕卜，以與實施例相同的方式生產(chǎn)根據(jù)比較例3-9的太陽能電池用晶片。
[0061]<評估1:非晶形層殘留評估>
使用激光拉曼光譜儀(J0BIN YVON S.A.S.制造的LabRAM HR-80)在實施例和比較例中獲得的酸紋理處理前的各多晶硅晶片表面上進行拉曼光譜分析。圖5顯示了部分測定結(jié)果。(a)、(b)和(c)分別對應(yīng)于實施例7、實施例8和實施例12中通過使用固定磨粒線鋸切割多晶硅并且進行堿性溶液的蝕刻處理而獲得的晶片表面，并且(d)對應(yīng)于比較例I中通過使用固定磨粒線鋸切割多晶硅而獲得的晶片表面。如上所述，420 cm^-480 cnT1范圍內(nèi)的肩峰表示殘留非晶形層。該范圍的肩峰在圖5(d)中出現(xiàn)，但在圖5(a)-(c)沒有出現(xiàn)。這顯示，在使用固定磨粒線鋸切割的晶片上存在非晶形層(比較例1)，而在通過堿性溶液處理獲得的根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池用晶片上不存在非晶形層。
[0062]如圖5 (a)-5 (C)和圖5(d)的比較明顯可見，420 cm_1-480 cnT范圍內(nèi)的光譜行為根據(jù)非晶形層的存在而明顯不同。進一步，在如圖5 (a)-5 (C)所示的其它實施例中觀察到相同的光譜行為，并且因此確認不存在非晶形層。同樣，在比較例4、6、7和9中，由于進行使用堿性溶液的蝕刻處理使得去除了由切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，所以自然沒有發(fā)現(xiàn)非晶形層。另一方面，在比較例3、5和8中，出現(xiàn)與圖5(d)相同的光譜行為；因此，發(fā)現(xiàn)用堿性溶液處理不足以完全去除非晶形層。注意，由于比較例2中使用游離磨粒進行切片，所以從開始就不存在非晶形層。[0063]<評估2:不均一結(jié)構(gòu)的觀察和分析>
使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察實施例和比較例的晶片表面。以下顯示典型實例。
[0064]圖4是說明根據(jù)比較例I的多晶硅晶片表面在酸溶液紋理處理后的SEM圖像。在使用固定磨粒線鋸從多晶硅晶片切割后不久的晶片表面中，沿著線的往復(fù)方向(圖4的左/右方向)，形成由切割引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，以具有如條紋模式的方向。圖4顯示，在用酸溶液的蝕刻后，殘留橫條紋。具體而言，成為條紋的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的尺寸相對大，鄰接的條紋之間形成較小不規(guī)則結(jié)構(gòu)；從而在晶片表面形成尺寸和分布不均勻的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0065]圖1 (a)至I (C)是說明根據(jù)實施例8的多晶硅晶片表面的SEM圖像，其中(a)顯示使用固定磨粒線鋸從多晶硅切割后的晶片表面，(b)顯示隨后用堿性溶液進行蝕刻的晶片表面，(C)顯示進一步進行隨后用酸溶液蝕刻的晶片表面。圖2 (a)和2(b)是說明根據(jù)實施例12的多晶硅晶片表面的SEM圖像，其中(a)顯示通過使用固定磨粒線鋸切割多晶硅獲得的晶片表面，所述晶片已經(jīng)用堿性溶液蝕刻，(b)顯示進行隨后用酸溶液蝕刻處理的晶片表面。圖1(b)和2(a)顯示，在晶片表面上殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，盡管與切片后不久相比相當不明顯。進一步地，圖1(c)和2(b)顯示，在晶片表面，用酸溶液蝕刻形成與圖4相比尺寸和分布更均勻的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。注意，在其它實施例中，在堿處理后且在酸紋理處理前，在晶片表面上同樣殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0066]圖3 (a)和3 (b)是說明根據(jù)比較例9的多晶硅晶片表面的SEM圖像，其中(a)顯示通過使用固定磨粒線鋸切割多晶硅的晶片表面，其晶片隨后用堿性溶液蝕刻，(b)顯示隨后進行酸紋理處理的晶片表面。如從圖3(a)清楚可見，在堿處理后且在酸紋理處理前的階段，由切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)被明顯地去除，且在晶片表面暴露各種結(jié)晶表面。將圖1(b)和圖2(a)與圖3(a)比較，很明顯可以從SEM圖像明顯確定是否殘留由切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。同樣在比較例4、6和7中，如比較例9中一樣，由切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)被明顯地去除。注意，比較例3、5和8中，堿處理不足以完全去除非晶形層，從而使得殘留由切片引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。在比較例2中，由于通過游離磨粒切割法進行切片，所以在酸紋理處理后的表面形成尺寸和分布相對均勻的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0067]基于上述內(nèi)容，在實施例和比較例中在酸紋理處理前的表面上是否殘留非晶形層以及在表面上是否殘留由使用固定磨粒線鋸的切片而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)總結(jié)在表I中。
[0068]<評估3:轉(zhuǎn)換效率的測量>
通過旋轉(zhuǎn)涂布法將P-OCD (由TOKYO OHKA KOGYO C0., LTD.制造，類型:P_110211)應(yīng)用至各實施例和比較例的晶片。然后，使晶片進行擴散熱處理以形成pn接面，并且使用氟化氫去除表面上的磷玻璃。此后，通過濺鍍法在晶片表面的磷擴散表面上形成作為抗反射膜的ITO膜。進一步地，通過向前表面應(yīng)用Ag電極用的Ag膏并且向后表面應(yīng)用Al電極用的Al膏而在晶片的前表面和后表面上形成電極，并且進行熱處理，從而生產(chǎn)太陽能電池。表I顯示通過能量轉(zhuǎn)換效率測量儀器(IZUMI TECH制造的YQ-250BX)測量的能量轉(zhuǎn)換效率的測量結(jié)果。
[0069]在實施例中獲得了比除了比較例2以外的比較例更高的轉(zhuǎn)換效率；因此，實施例中太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率接近由使用游離磨粒線鋸切割的晶片生產(chǎn)的比較例2的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。其原因在于，如圖1(a)-1 (C)和圖2(a)_2(b)所示，在晶片表面形成尺寸和分布不均勻的不均一結(jié)構(gòu)。另一方面，當存在非晶形層時(比較例1、3、5和8)或者當甚至在可以去除非晶形層的情況下還去除由切割引起而形成的不規(guī)則結(jié)構(gòu)(比較例4、6、7和9)時，無法獲得高轉(zhuǎn)換效率。
【權(quán)利要求】
1.酸紋理處理前的太陽能電池用晶片，其由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)， 其中在所述太陽能電池用晶片的至少一個表面，不存在非晶形層、且殘留由使用所述固定磨粒線鋸的切割而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
2.由使用固定磨粒線鋸切割的多晶半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)酸紋理處理前的太陽能電池用晶片的方法， 其中使包含含有N作為構(gòu)成元素的堿的堿性溶液與所述多晶半導(dǎo)體晶片的至少一個表面接觸而蝕刻所述多晶半導(dǎo)體晶片的至少一個表面，使得在所述至少一個表面不存在非晶形層、且殘留由使用所述固定磨粒線鋸的切割而引起的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法，其中所述堿性溶液包含過氧化氫。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法，其中所述堿性溶液包含表面活性劑。
5.太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法，包括對根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項生產(chǎn)的所述太陽能電池用晶片的所述至少一個表面進行酸紋理處理的步驟。
6.太陽能電池的生產(chǎn)方法，除了根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池用晶片的生產(chǎn)方法的步驟以外，進一步包括由所述太陽能電池用晶片生產(chǎn)太陽能電池的步驟。
7.太陽能電池模塊的生產(chǎn)方法，除了根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池的生產(chǎn)方法的步驟以外，進一步包括由所述太陽能電池生產(chǎn)太陽能電池模塊的步驟。
【文檔編號】H01L31/04GK103828064SQ201280047220
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】奧內(nèi)茂 申請人:勝高股份有限公司