專利名稱：一種用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法，屬于太陽電池領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在所有的可持續(xù)能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。目前，在所有的太陽電池中，晶體硅太陽電池是得到大范圍商業(yè)推廣的太陽能電池之一，這是由于硅材料在地殼中有著極為豐富的儲(chǔ)量，同時(shí)晶體硅太陽電池相比其他類型的太陽能電池有著優(yōu)異的電學(xué)性能和機(jī)械性能，因此，晶體硅太陽電池在光伏領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位。目前，常規(guī)的晶體硅太陽能電池片的生產(chǎn)工藝包括制絨，擴(kuò)散，絕緣，鍍膜，絲印燒結(jié)。其中，擴(kuò)散工藝目的是使P原子替位Si原子，多出一個(gè)電子使該區(qū)域的Si呈現(xiàn)N型。 當(dāng)表面P濃度過高時(shí)，多余的P原子存在于Si原子中間形成填隙原子，并引起位錯(cuò)等缺陷，這些填隙原子、位錯(cuò)、缺陷對(duì)非但對(duì)電流無任何貢獻(xiàn)，而且可以大量復(fù)合光生載流子，導(dǎo)致Isc (短路電流)、V。。(開路電壓)下降，進(jìn)而導(dǎo)致太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率降低。這些磷被稱為非活性磷，該表層區(qū)域由于光被吸收所產(chǎn)生的載流子壽命太短，在擴(kuò)散到P-N結(jié)之前就被復(fù)合，所以對(duì)電池效率沒有貢獻(xiàn)，又被稱之為“死層”。目前，去除硅片上的非活性磷(即擴(kuò)散死層)基本有二種方法，一是通過調(diào)整擴(kuò)散工藝來減少死層的產(chǎn)生；但該方法較難實(shí)現(xiàn)。二是通過化學(xué)腐蝕的方法將硅片表面非活性磷存在的硅層進(jìn)行腐蝕，從而達(dá)到去除非活性磷的目的。目前，化學(xué)腐蝕的方法通常采用強(qiáng)堿(例如K0H、Na0H等)溶液或者HNO3和HF的混合液腐蝕硅片達(dá)到去除非活性磷的目的。然而，強(qiáng)堿溶液容易造成拋光的效果，且即便是稀釋液，反應(yīng)速率仍較快，腐蝕深度難以控制。而采用HNO3和HF的混合液會(huì)產(chǎn)生有毒的氮氧化物氣體，加重太陽能電池片生產(chǎn)中的污染且對(duì)設(shè)備的密封性提出較高要求，且該清洗液的腐蝕存在一個(gè)反應(yīng)激活和自催化的過程，反應(yīng)速度先慢后快，不易控制。因此，開發(fā)一種穩(wěn)定、無污染的用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法，包括如下步驟
(1)配置清洗液將HF溶液和H2O2溶液進(jìn)行混合，然后用堿液調(diào)節(jié)pH值，使其pH值控制在2飛之間，即可得到清洗液；
其中，HF和H2O2的摩爾比為I :2 8，清洗液中HF的摩爾濃度為10 40 mo I/L ；
(2)將待處理的硅片放入上述清洗液中進(jìn)行清洗，使清洗后的硅片的方塊電阻提升5 10歐姆/sq ；清洗溫度為2(T25°C，清洗時(shí)間為IOOlOO秒。上文中，所述步驟(2)中待處理的硅片是指磷擴(kuò)散后的硅片，其可以事先去除磷硅玻璃或不去除磷硅玻璃。用堿液調(diào)節(jié)pH值，使其控制pH在2飛之間，一是為了穩(wěn)定H2O2，避免H2O2在反應(yīng)中的大量分解，導(dǎo)致H2O2濃度下降；二是為了控制反應(yīng)速度，保證硅片在鍍氮化硅減反射膜后的表面狀況良好。上述清洗時(shí)間可根據(jù)硅片的方阻進(jìn)行調(diào)整，非活性磷是否去除根據(jù)磷擴(kuò)散濃度測(cè)試結(jié)果來判斷，也可以通過方塊電阻來表征。由于HF較易揮發(fā)，H2O2也容易自分解，所以清洗液需現(xiàn)用現(xiàn)配，并注意避光。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(I)中的堿液為氫氧化銨。采用NH4OH來調(diào)節(jié)，一是為 了調(diào)控清洗液與硅片的反應(yīng)速度，二是為了盡可能的保證H2O2的穩(wěn)定，同時(shí)可與HF形成緩沖溶液，保證溶液環(huán)境的PH值。優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(I)中，用堿液調(diào)節(jié)pH值，使其pH值控制在2 4之間。本發(fā)明選用H2O2和HF作為清洗液，其中H2O2可將硅氧化成二氧化硅，HF則可將氧化層去掉；通過將硅片氧化和去氧化的過程，將硅進(jìn)行一層一層的剝離，達(dá)到腐蝕的效果，進(jìn)而將非活性磷去除。本發(fā)明的反應(yīng)方程式如下
H202+Si==Si02+H2
Si02+6HF==H2SiF6+2H20
本發(fā)明的清洗液的濃度和清洗時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于等離子刻蝕后的硅片，由于表面存在氧化硅，需要清洗的硅層較厚，可以通過加大試劑濃度或延長清洗時(shí)間來達(dá)到清洗目的；而對(duì)于去磷硅玻璃(PSG)后的硅片，可適當(dāng)降低HF與H2O2的體積比，或減少酸洗時(shí)間來控制方塊電阻。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)
I.本發(fā)明開發(fā)了一種電池片的清洗方法，利用了氧化和去氧化結(jié)合的方法，可以較好地控制反應(yīng)速度，從而易于控制腐蝕深度；同時(shí)，本發(fā)明的清洗液不會(huì)引入其他金屬或有機(jī)雜質(zhì)，反應(yīng)后硅片表面易于清洗。2.本發(fā)明采用NH4OH來調(diào)節(jié)清洗液的pH值，可與HF形成緩沖溶液，保證溶液環(huán)境的PH值；試驗(yàn)證明在酸洗液不做變動(dòng)并連續(xù)進(jìn)行硅片清洗的情況下，IOh內(nèi)可保證相同清洗時(shí)間的硅片方塊電阻的變化值，即清洗液活性的穩(wěn)定性；這是因?yàn)镠2O2和HF都是弱酸，在溶液中存在電離平衡，隨清洗的進(jìn)行，H2O2和HF電離度加大，但解離出的離子的濃度幾乎不變，進(jìn)而保證清洗效果。3.本發(fā)明的清洗液的制備方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，且成本較低，適于工業(yè)化應(yīng)用。
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)一步描述
實(shí)施例一
一種用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法，包括如下步驟
(I)配置清洗液在槽式清洗機(jī)中配制HF和H2O2的混合液，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49%的HF和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2混合，兩者體積比為1: 3，并用NH4OH調(diào)節(jié)清洗液，使其pH在2 4之間，避光；
(2)將等離子刻蝕后的硅片放入上述清洗液中進(jìn)行清洗，期間清洗液注意避光，因?yàn)镠2O2見光易分解，反應(yīng)溫度為25°C ;清洗時(shí)間根據(jù)初始方塊的大小控制在15(T200秒之間，然后用去離子水將硅片進(jìn)行清洗后甩干。本實(shí)施例使用電阻率為0. 5 3 cm，尺寸為156mmX156mm的多晶硅片，進(jìn)行制絨，擴(kuò)散和等離子刻蝕后，測(cè)其方塊電阻為6(T70歐姆/sq ；
清洗后進(jìn)行四探針方塊電阻測(cè)量和ECV磷濃度測(cè)試，結(jié)果為方塊電阻可上升5 10歐姆/sq,將娃片腐蝕掉1(T30 nm的厚度。將上述清洗后的硅片鍍氮化硅減反射膜、絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)后，進(jìn)行效率測(cè)試，并與未經(jīng)清洗的常規(guī)電池片相比，結(jié)果證明清洗后的硅片在開路電壓(V。。)和短路電流(Is。)上會(huì)有所提升，V。。可提高廣3 mV，Is?？商岣?(T80 mA，在燒結(jié)溫度不做變動(dòng)的情況下，填 充因子會(huì)略有下降，下降0. ro. 3之間，電池片的轉(zhuǎn)換效率可提高0. 19T0. 2%。
權(quán)利要求
1.一種用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)配置清洗液將HF溶液和H2O2溶液進(jìn)行混合，然后用堿液調(diào)節(jié)pH值，使其pH值控制在2飛之間，即可得到清洗液； 其中，HF和H2O2的摩爾比為I :2 8，清洗液中HF的摩爾濃度為10 40 mo I/L ； (2)將待處理的硅片放入上述清洗液中進(jìn)行清洗，使清洗后的硅片的方塊電阻提升5 10歐姆/sq ； 清洗溫度為2(T25°C，清洗時(shí)間為KKT200秒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法，其特征在于所述步驟(I)中的堿液為氫氧化銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法，其特征在于所述步驟⑴中，用堿液調(diào)節(jié)PH值，使其pH值控制在2 4之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于太陽能電池的晶體硅片的清洗方法，包括如下步驟(1)配置清洗液將HF溶液和H2O2溶液進(jìn)行混合，然后用堿液調(diào)節(jié)pH值，使其pH值控制在2~5之間，即可得到清洗液；其中，HF和H2O2的摩爾比為12~8，清洗液中HF的摩爾濃度為10~40mol/L；(2)將待處理的硅片放入上述清洗液中進(jìn)行清洗，使清洗后的硅片的方塊電阻提升5~10歐姆/sq。本發(fā)明開發(fā)了一種電池片的清洗方法，利用了氧化和去氧化結(jié)合的方法，可以較好地控制反應(yīng)速度，從而易于控制腐蝕深度；同時(shí)，本發(fā)明的清洗液不會(huì)引入其他金屬或有機(jī)雜質(zhì)，反應(yīng)后硅片表面易于清洗。
文檔編號(hào)B08B3/08GK102716867SQ20121020735
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者劉經(jīng)偉, 章靈軍, 賀文慧, 辛國軍 申請(qǐng)人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司, 阿特斯(中國)投資有限公司