[实用新型]用于对半导体衬底进行表面织构化的设备

说明书

本实用新型涉及一种用于对半导体衬底进行表面织构化的设备，包括：第一工艺槽，被构造为容纳第一工艺液体，并且借助第一工艺液体将银颗粒沉积在半导体衬底表面上并通过基于银的金属催化剂化学刻蚀在衬底表面上形成大量的包含银颗粒的孔洞；第二工艺槽，被构造为容纳第二工艺液体并且在存在银颗粒时借助第二工艺液体对孔洞进行碱性刻蚀，以形成倒金字塔型织构化的表面结构；清洁装置，被构造为借助清洁液体对倒金字塔型织构化的表面结构实施清洁以去除银颗粒。根据本实用新型能够以简单有效的方式获得了倒金字塔型织构化表面，以便制造带有极低反射损失和高效率的太阳能电池。

技术领域

本实用新型涉及一种用于对半导体衬底进行表面织构化的设备。

背景技术

太阳能电池的效率取决于反射损失。为了使反射损失最小化和优化效率，制造带有织构化的表面结构的半导体衬底。若这种半导体衬底或者说硅衬底通过特别有效的方法处理，则其例如被称为“黑硅”。为了特别有效地实现黑硅织构化或黑硅制绒，已知采用例如金属催化剂化学刻蚀法(metal catalyst chemical etching，英语缩写：MCCE)。

现有技术中已知的单晶硅片织构化工艺例如是通过碱性溶液(KOH, NaOH)和异丙醇或添加剂产生随机排布的正金字塔型表面结构。在此通常需要较长的工艺时间，例如，对于添加剂而言需要大于15分钟的工艺时间，对于异丙醇而言需要大于30分钟的工艺时间，因此所述单晶织构化方法通常在分批式设备中进行。所制备的金字塔尺寸通常可以在小于1μm至大于5μm 的宽范围内变化，目前通常约为1μm。另外，这些已知工艺通常相当昂贵，其成本主要由添加剂的成本造成。

因此，需要寻求一种替代方案，该替代方案能够降低制造成本，提供具有更高通量的设备，例如大于8000片/小时，由此减小设备尺寸(相对于硅片 /小时/设备面积)，另外还能够尤其为薄的半导体衬底提供更高的性能，即降低正面反射率和增加光捕捉。

已知可采用倒金字塔型表面结构来替代随机排布的正金字塔型表面结构。用于制备倒金字塔型表面结构的方法例如包括：首先例如通过光刻法形成规则的表面结构，然后进行碱性蚀刻处理，即利用各向异性蚀刻行为来获得倒金字塔型表面结构。还已经证明可通过使用金属Cu的MCCE法在一步工艺中对半导体衬底进行织构化，以制备倒金字塔型表面结构。此外，从 CN103456804A中获知一种利用MCCE法在多晶硅上形成倒金字塔型多孔表面纳米织构的方法。

与通过标准的碱性单晶织构化制备的随机排布的正金字塔型表面织构相比，倒金字塔型表面织构在反射和光捕捉方面显示出好得多的光学性能。迄今得到的较好的随机排布的倒金字塔型表面织构的结果是通过采用基于 Cu的MCCE工艺、使用处于50℃的工艺温度下的HF:H₂O₂蚀刻溶液获得的。该工艺的主要缺陷在于：工艺时间约15分钟；使用处于50℃的H₂O₂蚀刻溶液会伴随着加速的和不受控制的H₂O₂挥发，因此在工业应用中难以保证稳定的织构化工艺；另外基于Cu的MCCE蚀刻溶液由于Cu污染的风险而在光伏产品制造中的接受程度受限。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，克服以上现有技术的缺陷，提供一种改进的对半导体衬底进行表面织构化的设备以及一种改进的对半导体衬底进行表面织构化的方法，其能够以简单有效的方式获得半导体衬底的倒金字塔型织构化表面结构，以便制造带有极低反射损失和高效率的太阳能电池。