晶体硅太阳能电池单面湿法化学抛光的方法

引言

高效太阳能电池需要对硅片的正面和背面进行单独处理。在现有技术中，电池的两面都被纹理化，导致表面相当粗糙，这对背面是不利的。因此，在纹理化后直接引入在线单面抛光步骤。随后，使用双面扩散工艺来构造发射器。为了避免太阳能电池的前侧和后侧之间的短路，后侧上的发射器在进一步的湿化学工艺步骤中被移除。所以总共有两个单面湿化学过程，一个在扩散过程之前，一个在扩散过程之后。在降低成本方面，我们打算将这两个过程合并为一个步骤。（图1）

图1 标准工艺(左)和组合湿化学工艺(右)的PERC太阳能电池概念的工艺方案

在本文中，我们研究了影响晶片前后表面的因素以及新开发的在线湿化学处理概念的关键特征。一个新的运输系统将减少由于反应性气体造成的磨损、阴影和前侧发射器损坏。该系统是为成熟的湿化学工艺设计的。

影响晶片表面的因素

影响单侧蚀刻晶片前后表面的因素有所不同（图3）。所以必须保护正面免受发射器损坏的两个主要来源。一种是包裹在前端的流体，破坏了局部发射体和表面纹理。另一个问题是废气与整个正面反应造成的发射器损坏。环绕气体和活性气体可以通过修改蚀刻混合物和从背面去除的材料量来控制。在后侧，必须获得均匀的表面。有两种机制会影响这一点。首先，由于运输系统以及液体和气体反应产物没有足够快地被移除，一些区域有阴影。其次，蚀刻混合物决定了材料去除是均匀的还是不均匀的，从而决定了是否存在蚀刻结构。

图3 正面和背面是影响蚀刻结果的不同因素

单侧蚀刻工具

工具有一个模块化的设计，并且是全自动的。它的设计和构造是为了防止前面提到的对晶片前后表面的破坏性影响。第一个水盆充满酸性蚀刻混合物，用于单侧抛光或后侧发射器的背面蚀刻处理。第二个盆地包含氢氧化钾，它是一个去除染色的双面过程。最后一个盆充满HF和盐酸，以清洁晶片，并从晶片前面的侧面去除PSG。最后一个盆提供了用其他清洁混合物清洗晶圆的选择，例如含有额外的臭氧。

结果和讨论

均匀刻蚀：研究了有无气泡去除气泡的晶圆表面的均匀性。在刻蚀的过程中，没有连续去除，观察到圆形的不均匀结构（图12左）。这些结构是由于在蚀刻过程中气泡粘在晶圆表面而引起的。根据第3.3章中描述的过程，不断地将气泡从表面去除的晶圆，表面几乎是均匀的（图12右）。

在图13中，来自晶圆部分的显微镜图像显示了阴影和非阴影区域。可以清楚地看到不同的蚀刻模式。因此，气泡导致了一个不均匀的蚀刻结构，并必须被去除。

图13 

总结

新型单侧蚀刻工具的排气和快速运输系统通过建立从晶片中部到边缘的连续新鲜空气流动，并在晶片的边缘放置排气来保护发射器。通过升级蚀刻混合物和排气装置，由于更少的发射器损伤和更高的蚀刻率，可以进一步提高工具的质量和效率。由于破裂的气泡和反应产物的阴影可以通过提出的流体流动概念来阻止，其中反应产物被不断地从蚀刻表面移除。最后，我们可以说，新型单面蚀刻工具解决了单面工艺的所有要求，特别是抛光等先进工艺。通过机械部件的进一步优化。排气系统和化学部分，我们将能够呈现比其他单面蚀刻工具更多的化学边缘隔离或抛光结果。