專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于晶體硅 太陽能電池制造技術(shù)，特別是涉及一種實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法。
背景技術(shù)：
在常規(guī)晶體硅太陽能電池生產(chǎn)過程中引入單面拋光技術(shù)，能夠形成平坦的背表面，有利于實(shí)現(xiàn)形成均勻的背場(chǎng)和提高光反射率，從而降低背表面復(fù)合速率和增加光譜響應(yīng)，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。在常規(guī)生產(chǎn)工藝中，僅濕法刻蝕工序有一定的背表面拋光效果。濕法刻蝕采用鏈?zhǔn)皆O(shè)備，主要工藝流程及目的為(I)硅片漂浮在HF/HN03/H2S04的水溶液上面，實(shí)現(xiàn)PN結(jié)的邊緣隔離和背表面拋光；(2)K0H或NaOH溶液去除硅片表面的多孔硅，并中和硅片上的酸液殘留；(3)HF溶液去除硅片正面的磷硅玻璃。但是，濕法刻蝕中背表面拋光效果受到很大的限制(1)反應(yīng)時(shí)間太短，拋光效果不明顯。就目前工藝而言，單晶硅刻蝕后的背表面反射率約為15%，多晶硅刻蝕后的背表面反射率約為23% ; (2)過程不易控制，容易破壞硅片正面。濕法刻蝕采用“水上漂”的方式，滾輪不平、液位高或反應(yīng)時(shí)間長等都會(huì)使得硅片正面受到酸液腐蝕，破壞正面絨面和PN結(jié)；(3)金屬離子污染。中和殘留酸液所需堿液中的K+或Na+會(huì)導(dǎo)致金屬離子污染，使得電池片的開路電壓降低。由于常規(guī)電池生產(chǎn)工藝無法實(shí)現(xiàn)卓越的背拋光效果，亟需發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法，在不影響硅片正面的情況下，實(shí)現(xiàn)背表面的單面拋光。并且單面拋光的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了 PN結(jié)的邊緣隔離，從而可以有效替代常規(guī)的刻蝕工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法，能夠在不影響硅片正面的情況下，實(shí)現(xiàn)太陽能電池生產(chǎn)中卓越的背表面拋光效果。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法，應(yīng)用一種有機(jī)堿溶液，其腐蝕性具有較強(qiáng)的選擇性，能夠?qū)崿F(xiàn)硅片背表面的單面拋光。所述的有機(jī)堿溶液優(yōu)選為四甲基氫氧化銨溶液，即TMAH溶液。所述的四甲基氫氧化銨溶液的濃度優(yōu)選為10%wt。所述的腐蝕性具有較強(qiáng)的選擇性是指對(duì)硅片有腐蝕性，而對(duì)二氧化硅或氮化硅無腐蝕性。作為一種優(yōu)選，所述的實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法包括下列步驟
⑴在硅片正面覆蓋二氧化硅或氮化硅掩膜層；
⑵采用10%wt的HF溶液和帶液滾輪裝置，去除背面的二氧化硅或氮化硅；
⑶將硅片放入10%wt的TMAH溶液中，控制反應(yīng)溫度60-80°C，反應(yīng)時(shí)間3_10min ；⑷將硅片放入60°C的去離子水中，鼓泡清洗3min ;然后放入常溫的去離子水中，溢流清洗2min ；(5)將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應(yīng)1-lOmin，去除正面二氧化硅或氮化硅掩
膜層；
(6)將硅片放入常溫的去離子水中，溢流清洗3min。本發(fā)明在硅片正面制備二氧化硅或氮化硅掩膜層(通常，將正面的二氧化硅或氮化硅膜層稱為掩膜層)時(shí)，硅片背面也會(huì)覆蓋二氧化硅或氮化硅膜層，因此應(yīng)采用10%wt的HF溶液和帶液滾輪裝置，去除背面的二氧化硅或氮化硅膜層。實(shí)際上，在本發(fā)明中，在硅片表面形成二氧化硅或氮化硅掩膜層的方式可以有以 下四種情況第一種情況對(duì)制絨后硅片，經(jīng)由擴(kuò)散工序直接在硅片表面形成磷硅玻璃，即含磷的二氧化硅膜層。第二種情況對(duì)制絨后未經(jīng)擴(kuò)散的硅片，熱氧化在硅片表面形成氧化層，即二氧化硅膜層。第三種情況對(duì)制絨后硅片，等離子體化學(xué)氣相沉積氮化硅膜層。第四種情況對(duì)制絨和擴(kuò)散后的硅片，等離子體化學(xué)氣相沉積氮化硅膜層。上述四種情況下在硅片表面形成的二氧化硅或氮化硅膜層均可采納，特別是其中第一種情況無需增加專門的膜層制備步驟，最為便捷。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)
⑴單一有機(jī)堿溶液實(shí)現(xiàn)硅片拋光，表面光滑平坦，光反射率有顯著提升，可達(dá)30%。⑵TMAH溶液與硅片反應(yīng)，而與二氧化硅或氮化硅基本不反應(yīng)，可以有效的保護(hù)硅片正面。⑶拋光反應(yīng)為浸沒式，過程容易控制，并且四甲基氫氧化銨溶液制備簡(jiǎn)單，過程中不引入金屬離子。


圖I為雙面覆蓋膜層的硅片結(jié)構(gòu)示意圖。其中I為正面掩膜層，2為硅片基質(zhì)，3為背面膜層。圖2為去背面膜層后硅片結(jié)構(gòu)示意圖。其中I為正面掩膜層，2為硅片基質(zhì)，3為背面絨面。圖3為背表面拋光后硅片結(jié)構(gòu)示意圖。其中I為正面掩膜層，2為硅片基質(zhì)，3為背面拋光面。圖4為去正面掩膜層后硅片結(jié)構(gòu)示意圖。其中I為正面絨面，2為硅片基質(zhì)，3為背面拋光面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。實(shí)施例I :
一種實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法，包括下列步驟
⑴取制絨后并經(jīng)由擴(kuò)散工序的硅片，在硅片表面已形成磷硅玻璃，即含磷的二氧化硅膜層；
⑵采用10%wt的HF溶液和帶液滾輪裝置，去除背面的二氧化硅膜層；
⑶將硅片放入10%wt的TMAH溶液中，控制反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)時(shí)間6min ；
⑷將硅片放入60°C的去離子水中，鼓泡清洗3min ;然后放入常溫的去離子水中，溢流清洗2min ；
(5)將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應(yīng)lmin，去除正面二氧化硅掩膜層；
(6)將硅片放入常溫的去離子水中，溢流清洗3min。經(jīng)步驟⑴的硅片如圖I所示，由正面二氧化硅掩膜層I、硅片基質(zhì)2和背面二氧化硅膜層3組成；經(jīng)步驟⑵的硅片如圖2所示，由正面二氧化硅掩膜層I、硅片基質(zhì)2和背面絨面3組成；經(jīng)步驟⑶和步驟⑷的硅片如圖3所示，由正面二氧化硅掩膜層I、硅片基質(zhì)2和背面拋光面3組成；經(jīng)步驟(5)和步驟(6)的硅片如圖4所示，由正面絨面I、硅片基質(zhì)2和背面拋光面3組成。此時(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光。實(shí)施例2
其中步驟⑴取制絨后未經(jīng)擴(kuò)散工序的硅片，采用熱氧化在硅片表面形成氧化層，即二氧化硅薄層。其余各步驟均與實(shí)施例I相同。經(jīng)過相應(yīng)步驟后的硅片如圖I至圖4所示，同實(shí)施例I。實(shí)施例3
其中步驟⑴取制絨后未經(jīng)擴(kuò)散工序的硅片，采用等離子體化學(xué)氣相沉積氮化硅薄膜，即在硅片表面形成氮化硅膜層。步驟(5)將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應(yīng)lOmin，去除正面氮化硅掩膜層。其余各步驟均與實(shí)施例I相同。經(jīng)步驟⑴的硅片如圖I所示，由正面氮化硅掩膜層I、硅片基質(zhì)2和背面氮化硅膜層3組成；經(jīng)步驟⑵的硅片如圖2所示，由正面氮化硅掩膜層I、硅片基質(zhì)2和背面絨面3組成；經(jīng)步驟⑶和步驟⑷的硅片如圖3所示，由正面氮化硅掩膜層I、硅片基質(zhì)2和背面拋光面3組成；經(jīng)步驟(5)和步驟(6)的硅片如圖4所示，由正面絨面I、硅片基質(zhì)2和背面拋光面3組成。此時(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光。實(shí)施例4
其中步驟⑴取制絨后并經(jīng)由擴(kuò)散工序的硅片，采用等離子體化學(xué)氣相沉積氮化硅薄膜，即在硅片表面形成氮化硅膜層。其余各步驟均與實(shí)施例3相同。經(jīng)過相應(yīng)步驟后的硅片如圖I至圖4所示，同實(shí)施例3。實(shí)施例5
其中步驟⑶將硅片放入10%wt的TMAH溶液中，控制反應(yīng)溫度60°C，反應(yīng)時(shí)間lOmin。其余各步驟均與實(shí)施例I相同。實(shí)施例6
其中步驟⑶將硅片放入10%wt的TMAH溶液中，控制反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)時(shí)間3min。其余各步驟均與實(shí)施例I相同。實(shí)施例I
其中步驟⑶將硅片放入10%wt的TMAH溶液中，控制反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)時(shí)間5min。其余各步驟均與實(shí)施例I相同。實(shí)施例8
其中步驟(5)將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應(yīng)3min，去除正面二氧化硅掩膜層。其余各步驟均與實(shí)施例I相同。實(shí)施例9:
其中步驟(5)將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應(yīng)5min，去除正面二氧化硅掩膜層。其余各步驟均與實(shí)施例I相同。實(shí)施例10
其中步驟(5)將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應(yīng)8min，去除正面二氧化硅掩膜層。其余各步驟均與實(shí)施例I相同。實(shí)施例11
其中步驟(5)將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應(yīng)lOmin，去除正面二氧化硅掩膜層。其余各步驟均與實(shí)施例I相同。 相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域工作人員可以在不偏離本發(fā)明思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行合理的修改與改進(jìn)，相關(guān)技術(shù)性保護(hù)范圍不限于本說明書所述內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法，其特征在于，應(yīng)用ー種有機(jī)堿溶液，其腐蝕性具有較強(qiáng)的選擇性，能夠?qū)崿F(xiàn)硅片背表面的單面拋光。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法，其特征在于，所述的有機(jī)堿溶液為四甲基氫氧化銨溶液，即TMAH溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法，其特征在于，所述的四甲基氫氧化銨溶液的濃度為10%wt。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法，其特征在于，所述的腐蝕性具有較強(qiáng)的選擇性是指對(duì)硅片有腐蝕性，而對(duì)ニ氧化硅或氮化硅無腐蝕性。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法，其特征在于，包括下列步驟 ⑴在硅片正面制備ニ氧化硅或氮化硅掩膜層； ⑵采用10%wt的HF溶液和帶液滾輪裝置，去除背面的ニ氧化硅或氮化硅膜層； ⑶將硅片放入10%wt的TMAH溶液中，控制反應(yīng)溫度60-80°C，反應(yīng)時(shí)間3_10min ；⑷將硅片放入60°C的去離子水中，鼓泡清洗3min ;然后放入常溫的去離子水中，溢流清洗2min ； (5)將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應(yīng)1-lOmin，去除正面ニ氧化硅或氮化硅掩膜層； (6)將硅片放入常溫的去離子水中，溢流清洗3min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)硅片單面拋光的方法。其應(yīng)用一種腐蝕性具有較強(qiáng)選擇性的有機(jī)堿溶液四甲基氫氧化銨溶液，步驟為⑴在硅片正面覆蓋二氧化硅或氮化硅掩膜層；⑵采用10%wt的HF溶液和帶液滾輪裝置，去除背面的二氧化硅或氮化硅；⑶將硅片放入10%wt的TMAH溶液中，控制反應(yīng)溫度60-80℃，反應(yīng)時(shí)間3-10min；⑷將硅片放入60℃的去離子水中，鼓泡清洗3min；然后放入常溫的去離子水中，溢流清洗2min；⑸將硅片放入常溫的10%wt的HF溶液中，反應(yīng)1-10min，去除正面二氧化硅或氮化硅掩膜層；⑹將硅片放入常溫的去離子水中，溢流清洗3min。本發(fā)明能夠在不影響硅片正面的情況下，實(shí)現(xiàn)卓越的背表面拋光效果。
文檔編號(hào)H01L21/306GK102737981SQ20121019749
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者呂艷艷, 柳洪方, 梅曉東, 苗麗燕 申請(qǐng)人:浙江晶科能源有限公司