[发明专利]一种新型晶硅电池湿法边刻工艺

说明书

技术领域

本发明涉及晶硅太阳能电池领域，具体一种新型晶硅电池湿法边刻工艺。

技术背景.

随着晶硅电池太阳能利润空间的释放，竞争越来越大，如何降低成本及改善良品率已经成为每一个企业的重要课题之一。硅片在扩散后会在硅片的边缘不可避免的扩散上磷，PN结的正面所收集到的光生电子会沿着有磷的边缘扩散到PN结的背面，造成短路，降低并联电阻。同时，由于扩散过程氧的通入，在硅片表面形成一层二氧化硅，在高温下POCL3与氧气形成P2O5，部分P原子进入到Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半导体，部分则留在了二氧化硅中形成PSG层(磷硅玻璃层)；所以要进行边刻工艺将背面和边缘的PN结和硅片表面的PSG层去处，因此其是晶硅电池最重要的一个关节之一，目前市场上流行各种边刻方法，但都有其不足之处。

主流刻蚀工艺大致如下：

1)rena式：采取“水上漂”的方法利用混酸进行刻蚀，但由于扩散后的硅片表面PSG层亲水，导致混酸在刻边时酸会爬到硅片表面，容易形成“刻蚀印”，影响电池外观。其工艺流程可见工艺流程图1所示。

2)schmid式：采取“水膜”保护正面，但由于硅片在不停运动，水容易滴落到刻蚀槽中，稀释酸液；此外，由于硅片外层有PSG保护，需要高浓度的酸才能刻通边结；最终的结果就是此种工艺大量浪费酸液；工艺流程见图2所示。

3)库特勒式：先通过喷淋的方式去除整个硅片表面的PSG层，再刻边；由于没有了PSG层的保护，此种工艺会导致刻边时p-n结暴露在酸雾中，从而破坏p-n，造成方阻提升。工艺流程见图3所示

4)干刻：通过离子轰击，刻蚀边缘p-n结，再用HF去除PSG。此种工艺做成的电池并联电阻一般比湿法刻蚀低1个数量级，不利于弱光效应，且漏电比例偏高。见图4所示。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种不易形成“刻蚀印”、不影响电池外观，不浪费酸液，不破坏p-n、不造成方阻提升，切有利于弱光效应、漏电比例偏低的新型晶硅电池湿法边刻工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种新型晶硅电池湿法边刻工艺，包括：

(1)常温下利用HF将硅片边角的PSG层去除；HF的质量百分比浓度为2％-5％；

(2)将步骤(1)处理后的硅片表面用热风吹干，热风的温度50-70℃；

(3)利用HF/HNO₃的混酸对步骤(2)干燥后的硅片进行刻边；其中HF/HNO₃的体积比为1:1-5，刻边速度2.3-2.7m/min；

(4)将刻蚀后的硅片放于水槽中清洗；

(5)将清洗后的硅片放置于碱槽去多孔硅，碱采用质量百分比浓度为5％-8％的氢氧化铵；

(6)然后将经过碱处理后的硅片放置于水槽中清洗；

(7)然后利用质量百分比为2％-5％的HF或HF/HCl的混酸去PSG；HF/HCl的混酸的体积比为1:2-4；

(8)然后将步骤(7)去除PSG的硅片置于水槽中清洗；

(9)吹干。

原理：由于用HF处理后的硅片其带有PN结层的边缘疏水，酸液不会爬至上表面，防止出现刻蚀印。同时上表面由于PSG层的保护，酸雾无法直接腐蚀P-N结，使得方阻稳定，边缘虽然方阻会升高5-10个，但考虑到管式扩散方阻外小内大，反而有利；因为无水膜，酸用量大量节约.

本发明上述所述的利用HF将硅片边角的PSG层去除，如附图7所示：具体为将扩散后的具有PSG层的电池片，其位于四周边缘(电池片厚度方向)与下底面的PSG层去除，且上表面稍微沿边缘刻蚀点点，使得PSG层并没有完全覆盖电池片的上表面，而是其PSG层的外轮廓略小于电池片的上表面。

作为优选，步骤(1)所述的HF的质量百分比浓度为3％-4％，，毛细滚轮的滚轮速度2.4-2.5m/min。

作为优选，步骤(3)所述的HF/HNO3的体积比为1:3。

作为优选，步骤(7)的去PSG为浸泡式或喷淋式。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明创造性的采取先去硅片边角的PSG(如图7所示的去除方式)，其可以防止药液爬上硅片正面，杜绝刻蚀印的出现。

2.本发明的工艺由于硅片的边角及下表面无PSG保护，使得只需要低浓度的混酸就可以将边缘p-n结刻通，节约了用酸，降低了成本和对环境的污染破坏。

3.本发明的工艺使得硅片的上表面在保留PSG层的条件下进行刻边，可以有效的保护正面p-n结，确保方阻稳定。

附图说明