[发明专利]单晶PERC背面碱刻蚀工艺有效

专利信息
申请号: 201910724178.3 申请日: 2019-08-07
公开(公告)号: CN110416364B 公开(公告)日: 2021-04-20
发明(设计)人: 吕爱武;鲁贵林;赵科巍;张波;杨飞飞;张尧;杜泽霖;李陈阳;郭丽;郭卫;董建明;邓铭 申请(专利权)人: 山西潞安太阳能科技有限责任公司
主分类号: H01L31/18 分类号: H01L31/18;H01L21/306
代理公司: 太原市科瑞达专利代理有限公司 14101 代理人: 李富元
地址: 046000 山*** 国省代码: 山西;14
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摘要:
搜索关键词: perc 背面 刻蚀 工艺
【说明书】:

发明涉及太阳能电池生产领域,单晶PERC背面碱刻蚀工艺,背面去除PSG,在硅片正面采用水膜保护的条件下,利用氢氟酸水溶液中对硅片背面扩散后形成的PSG进行去除;去PSG中要防止正面过刻,否则后续进一步抛光时会破坏pn结;背面碱抛光,整个背面碱抛光过程控制硅片减重0.2±0.01g,背面碱抛光按照预清洗、碱抛光、碱清洗、酸清洗进行,预清洗过程采用氢氧化钾和双氧水溶液进行清洗,碱抛光采用化学辅助剂进行抛光,碱清洗采用氢氧化钾和双氧水溶液混合液进行清洗,酸清洗采用氢氟酸和盐酸混合水溶液进行。

技术领域

本发明涉及太阳能电池生产领域,特别涉及单晶PERC背面刻蚀领域。

背景技术

当前PERC电池片如火如荼,原本以硝酸、氢氟酸混合溶液为主的酸刻蚀清洗工艺,虽然在工艺导通、电池片成型方面已经攻克全部技术难题,但是由于工艺本身涉及到大量酸消耗,会产生大量的浓酸含氮污水,处理起来任务较重,成本也高。同时,混和酸溶液清洗中的酸耗量巨大,生产中也是一项巨额支出。

在不同刻蚀(抛光)工艺下,硅片表面的形貌也不同,酸抛光较之碱抛光的背面结构更加粗糙,并且反射率也会更低,在30%左右,而碱抛光的背面是一种趋向镜面的工艺模式,反射率在36%以上,表面平整度更高的往往更有利于背面钝化,在应用氧化铝做背面钝化的路线中,碱抛光后的结构具有更好的兼容性,从而在最终使电池片获得更高的转化效率。作为一种湿法刻蚀工艺,碱清洗同样存在相同的药液寿命问题,以及良率等问题,这些也需要在工艺进程中进行不断的完善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:如何克服背景技术的不足,保证单晶PERC电池片生产中的酸刻蚀清洗工艺向碱刻蚀工艺平稳过渡,提高背面钝化的效果(更优钝化方式的兼容性),提高电池片的转化效率,并且降低工艺成本。

本发明所采用的技术方案是:单晶PERC背面碱刻蚀工艺,在单晶PERC背面刻蚀过程中按照如下的步骤进行

步骤一、背面去除PSG,在硅片正面采用水膜保护的条件下,利用氢氟酸水溶液中对硅片背面扩散后形成的PSG进行去除;去PSG中要防止正面过刻,否则后续进一步抛光时会破坏pn结。

步骤二、背面碱抛光,整个背面碱抛光过程控制硅片减重0.2±0.01g,,背面碱抛光按照预清洗、碱抛光、碱清洗、酸清洗进行,预清洗过程采用氢氧化钾和双氧水溶液进行清洗,碱抛光采用化学辅助剂进行抛光,碱清洗采用氢氧化钾和双氧水溶液混合液进行清洗,酸清洗采用氢氟酸和盐酸混合水溶液进行。可以在槽式机中进行,使硅片经历预清洗、碱抛光(刻蚀)、碱清洗、酸洗完成背面抛光工艺过程;

步骤一中,氢氟酸水溶液中,氢氟酸质量百分比浓度为5%-10%。

步骤二中,预清洗工艺条件为,预清洗溶液中,氢氧化钾的质量百分比浓度为0.18%-0.22%,双氧水的质量百分比浓度为5%-6%,清洗时间为50-90s,温度为40℃。

步骤二中,碱抛光工艺条件为,化学辅助剂中氢氧化钾浓度为150克/升-280克/升,亚硝酸钾浓度为100克/升-150克/升,氟化钾浓度为1克/升-1.2克/升,磷酸钾浓度为10克/升-20克/升,溶剂为水,清抛光时间为3-4min,温度为70℃。

步骤二中,碱清洗工艺条件为,碱清洗溶液中,氢氧化钾的质量百分比浓度为0.38%-0.42%,双氧水的质量百分比浓度为5%-6%,清洗时间为,2-3 min,温度为60℃。

步骤二中,酸清洗工艺条件为,酸清洗溶液中,氢氟酸质量百分比浓度为9%-11%,盐酸质量百分比浓度为9%-11%,清洗2-3min。

本发明的有益效果是:成功完成酸刻蚀到碱刻蚀的工艺转换;节约工艺成本,也同时节约废液处理成本;提高了背面钝化的兼容性以及背面钝化的效果,提高电池片转化效率。在降低生产成本的同时也提高了电池片的光电转化效率,约0.15%(特别适用于与氧化铝钝化的配合),并且具有良好的产线适用性。

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