在基底表面上生成蜂窩紋理的方法

在基底表面上生成蜂窩紋理的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在基底表面生成蜂窩紋理的方法，基底是光伏太陽能電池的半導(dǎo)體基底或光伏太陽能電池的制造過程中的預(yù)制物或用于改進(jìn)一個(gè)或多個(gè)光伏太陽能電池的光學(xué)特性的基底，方法包括如下方法步驟：A準(zhǔn)備所述基底，B在基底表面上生成掩模層，掩模層具有多個(gè)開口，C至少在基底表面上的掩模層開口區(qū)域蝕刻基底以生成蜂窩紋理，D去除掩模層。本發(fā)明特征在于，在方法步驟B中，通過將掩模材料施加到基底表面上生成掩模層，其中，如此施加多個(gè)單獨(dú)的掩模材料液滴，即，液滴的中心構(gòu)成蜂窩格的角點(diǎn)。
【專利說明】在基底表面上生成蜂窩紋理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的在基底表面生成蜂窩紋理的方法，所述基底是光伏太陽能電池的半導(dǎo)體基底或在光伏太陽能電池制造過程中的預(yù)制物的半導(dǎo)體基底或用于改進(jìn)一個(gè)或多個(gè)光伏太陽能電池的光學(xué)特性的基底。
【背景技術(shù)】
[0002]光生伏打太陽能電池用于將入射的電磁輻射轉(zhuǎn)換成電能，為了提高光生伏打太陽能電池的效率已知的是，在太陽能電池的至少一個(gè)表面上尤其是在太陽能電池的使用中面對(duì)入射電磁輻射的一側(cè)上設(shè)置紋理。
[0003]利用紋理減少表面反射，因而增強(qiáng)光線入射。這可以通過光波效應(yīng)(wellenoptische Effekte)和 / 或通過光束光學(xué)效應(yīng)(strahlenoptische Effekte)如尤其是紋理的多重反射來保證。
[0004]根據(jù)單晶標(biāo)準(zhǔn)晶片制造的太陽能電池可以基于晶體取向以簡(jiǎn)單方式通過沉入蝕刻池生成棱錐紋理用于增強(qiáng)光線入射。
[0005]在下列半導(dǎo)體表面上生成紋理是較為困難的，S卩，其沒有單晶晶體取向或具有不利的晶體取向，尤其是多晶娃晶片和單晶娃晶片，它們具有與100晶體取向不同的晶體取向。
[0006]因而已知的是，在半導(dǎo)體基底表面上生成蜂窩紋理以改進(jìn)光學(xué)特性，例如在J.Zhao, A.Wang, P.Campbell,M.A.Green,A19.8%efficient honeycomb multicrystallineSilicon solar cell with improved lighttrapping, IEEE Transactions on ElectronDevices, 46 (1999) 1978-1983 中已做說明。
[0007]通常通過將具有大量開口的掩模層施加在半導(dǎo)體基底表面上來生成蜂窩紋理。這些開口按照理想方式是圓形的，然而也可以是例如六角形或近似六角形。掩模層是耐蝕刻的，從而在后續(xù)的蝕刻步驟中，蝕刻劑只能作用于未由掩模層覆蓋的半導(dǎo)體基底區(qū)域，因而在半導(dǎo)體基底中生成蜂窩紋理。
[0008]隨后再去除掩模層。
[0009]已知的是,掩模層以自身已知的方式根據(jù)光刻蝕法制成。同樣也由N.Borojevic,A.Lennon, S.ffenham, InkJet texturing for multicrystalline Silicon solar cells,in:Proc.0f the24th European Photovoltaic Solar Energy Conference,漢堡2009 公開，整面施加的掩模層通過在彼此成六邊形布置的圓形區(qū)域中部分蝕刻掉而再次去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明任務(wù)在于實(shí)現(xiàn)一種在基底表面生成蜂窩紋理的方法，所述方法與前面已知的方法相比更廉價(jià)和/或復(fù)雜度更低。
[0011]該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法解決。本發(fā)明方法的有利實(shí)施方式在權(quán)利要求2至15中。就此將全部權(quán)利要求的字句詳盡引入說明書之中。[0012]利用本發(fā)明方法在基底表面生成蜂窩紋理，所述基底是光伏太陽能電池的半導(dǎo)體基底或光伏太陽能電池的制造過程中的預(yù)制物的半導(dǎo)體基底或用于改進(jìn)一個(gè)或多個(gè)光伏太陽能電池的光學(xué)特性的基底。因而基底例如可以是光生伏打太陽能電池或光生伏打太陽能電池的制造過程中的預(yù)制物的半導(dǎo)體基底，從而紋理直接形成于太陽能電池旁或之上。同樣在本發(fā)明范圍內(nèi)，基底尤其通過構(gòu)成為玻璃基底來改進(jìn)一個(gè)或多個(gè)光伏太陽能電池的光學(xué)特性。這種玻璃基底例如可以在制造太陽能電池模塊時(shí)使用，按照典型方式用在面對(duì)光線的模組一側(cè)上。同樣在本發(fā)明范圍內(nèi)的是將這種基底設(shè)在僅一個(gè)或多個(gè)太陽能電池上。
[0013]本發(fā)明方法包括如下方法步驟:
[0014]在方法步驟A中準(zhǔn)備基底。
[0015]在方法步驟B中，在所述基底表面上生成掩模層，所述掩模層具有大量開口。
[0016]在方法步驟C中，至少在所述基底表面上的掩模層開口區(qū)域蝕刻所述基底以形成蜂窩紋理。
[0017]在方法步驟D中，去除掩模層。
[0018]重要的是，在方法步驟B中，通過將掩模材料施加到所述基底表面上生成掩模層，其中，如此施加多個(gè)單獨(dú)的掩模材料液滴，即，液滴的中點(diǎn)構(gòu)成蜂窩格的角點(diǎn)。
[0019]因而與前面已知方法不同，無需復(fù)雜的光刻蝕工藝來制造掩模層，同樣很少需要首先施加整面掩模層，其在部分區(qū)域中又被去除。通過新研發(fā)的印刷圖案(這是本發(fā)明主要組成部分)可以實(shí)現(xiàn)六邊形開口，它們明顯小于用在基底上的液滴直徑。這如此實(shí)現(xiàn)，即，在液滴之間留出小于液滴自身的空隙。使用所述方法獲得的明顯縮小的掩模開口可以實(shí)現(xiàn)用于光生伏打領(lǐng)域，以利用噴墨工藝構(gòu)成蜂窩紋理。新研發(fā)的印刷圖案也可以實(shí)現(xiàn)使間隙彼此保持配合于蜂窩紋理的間距。
[0020]更確切地說，直接通過施加掩模材料產(chǎn)生具有相應(yīng)開口的掩模層，所述掩模層可以實(shí)現(xiàn)利用蝕刻直接制造蜂窩紋理。
[0021]本發(fā)明基于 申請(qǐng)人:的如下認(rèn)識(shí)，S卩，通過若干液滴中點(diǎn)構(gòu)成蜂窩格(其包含具有期望形狀或至少接近期望形狀的開口)的角點(diǎn)的方式來布置單個(gè)液滴，從而得到了驚人的簡(jiǎn)單方法。
[0022]因而利用本發(fā)明方法首次可以簡(jiǎn)單和廉價(jià)的方式制造用于形成蜂窩紋理的掩模層。
[0023]掩模材料的液滴優(yōu)選如此施加，即，液滴中點(diǎn)構(gòu)成蜂窩格的角點(diǎn)，所述蜂窩格至少近似由呈規(guī)則等邊六角形形狀的蜂窩構(gòu)成，其中，六角形的邊具有大約相等的長(zhǎng)度。由此以簡(jiǎn)單方式得到開口(也就是說，基底表面上不通過掩模材料覆蓋的區(qū)域)的六邊形布置方式。
[0024]形成所述具有等長(zhǎng)邊的六角形的精度與所采用的施加掩模材料的方法有關(guān)。 申請(qǐng)人:的研究已顯示，六角形各條邊之間的長(zhǎng)度偏差優(yōu)選小于10%，還優(yōu)選小于5%，尤其小于1%，這是因?yàn)樵瓌t上蜂窩紋理減少反射的效果會(huì)隨著尤其是六角形蜂窩結(jié)構(gòu)的精度而增加。
[0025]優(yōu)選在方法步驟B中，施加具有橫向伸展的液滴，所述伸展如此選擇，S卩，相鄰液滴至少接觸所面對(duì)的邊緣，從而通過相應(yīng)相鄰液滴形成至少近似六角形開口的封閉外邊緣。
[0026] 申請(qǐng)人:的研究已顯示，尤其有利的是，相鄰液滴在面對(duì)的邊緣處彼此交疊，以確保封閉的外邊緣和形成六角形開口。
[0027]尤其有利的是，各個(gè)施加的液滴的半徑大于兩滴相鄰液滴的中點(diǎn)的間距L的一半，并且小于該間距L。
[0028]液滴的橫向伸展優(yōu)選如此選擇，S卩，每滴液滴與至少三個(gè)最近的相鄰液滴至少處于接觸狀態(tài)，優(yōu)選與恰好三個(gè)最近的相鄰液滴至少處于接觸狀態(tài)，優(yōu)選彼此交疊。
[0029] 申請(qǐng)人:的研究已顯示，每滴液滴優(yōu)選與其最近的相鄰液滴以液滴直徑的至少3%彼此交疊，優(yōu)選至少5%，還優(yōu)選至少10%，其中在此，相應(yīng)最寬的交疊位置是最重要的。在典型液滴尺寸情況下，彼此交疊至少4 μ m是有利的。
[0030]術(shù)語“液滴”描述掩模材料量，其大約呈滴狀被施加在基底表面上并且在那里至少在平行于基底表面的橫向平面內(nèi)優(yōu)選大約具有圓形橫截面。按照典型方式，液滴在施加到表面上之后大約呈半球或截頂?shù)慕瓢肭虻男螤睢?br> [0031 ] 在此在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，在多個(gè)施加材料過程中，通過多次施加掩模材料生成液滴。尤其有利的是，如此形成所述方法，即，每滴液滴通過恰好一個(gè)掩模材料施加過程形成。
[0032]特別簡(jiǎn)單地構(gòu)造掩模層的方式是，在蜂窩格的蜂窩的各個(gè)角點(diǎn)上大約居中施加恰好一滴液滴。
[0033] 申請(qǐng)人:的研究已表明，尤其在制造太陽能電池時(shí)，將已知熱熔墨水用作掩模材料，從而以有利方式構(gòu)造掩模層。熱熔墨水的優(yōu)點(diǎn)是，其可以簡(jiǎn)單地以自身已知的方式通過加熱液化并且以自身已知的方法，尤其是噴墨方法可位置準(zhǔn)確地且以可準(zhǔn)確計(jì)量的微量來施加。
[0034]尤其是利用噴墨打印機(jī)來施加掩模材料，因而在此施加熱熔墨水優(yōu)選可以實(shí)現(xiàn)采用自身已知的、已經(jīng)在太陽能電池制造中使用的設(shè)備，利用這些設(shè)備可以位置準(zhǔn)確地將熱熔墨水液滴施加在預(yù)定的位置坐標(biāo)上。
[0035]按照有利方式，在方法步驟B中，使用平行于基底表面的xy位置格柵預(yù)定要形成的液滴的中點(diǎn)。尤其在應(yīng)用噴墨打印機(jī)時(shí)常見的是，在這種xy坐標(biāo)系中為掩模材料的要施加的液滴預(yù)定打印坐標(biāo)。
[0036]然而在本發(fā)明方法中存在附加的困難，S卩，應(yīng)當(dāng)按照其角點(diǎn)構(gòu)成等邊六角形角點(diǎn)的方式施加液滴。這在噴墨打印機(jī)中按照典型的分辨率往往只能以大的非精確性實(shí)現(xiàn)。
[0037]因而按照有利方式應(yīng)用位置格柵，與y方向相比，所述位置格柵在X方向上具有不同刻度。尤其有利的是，X和y方向以比例1: V 3來確定比例。
[0038]由此確保了，對(duì)角相鄰的像素的中點(diǎn)之間的間距與兩個(gè)例如位于X方向上的像素(它們之間留空一個(gè)像素，即未覆蓋掩模材料)的中點(diǎn)之間的間距相同。
[0039]因而通過位置格柵在X和y方向具有不同刻度的本發(fā)明方法的這個(gè)有利實(shí)施方式也可以在已知噴墨打印機(jī)中以較高精度構(gòu)成高分辨率蜂窩結(jié)構(gòu)，用以制造蜂窩紋理。
[0040]相應(yīng)兩滴相鄰液滴的中點(diǎn)的間距優(yōu)選在0.5 μ m?100 μ m范圍內(nèi)，優(yōu)選在
20μ m?90 μ m范圍內(nèi)。由此確保了有利的結(jié)構(gòu)尺寸來獲得較強(qiáng)的光線入射。
[0041]本發(fā)明方法原則上可用于任意基底，所述基底可以被設(shè)計(jì)成半導(dǎo)體晶片或具有多個(gè)半導(dǎo)體層的層系統(tǒng)。也可用于玻璃基底尤其是制造太陽能電池模組的玻璃基底的結(jié)構(gòu)化，其中，玻璃基底按照典型方式如前述設(shè)在面對(duì)光線的模組一側(cè)。
[0042]本發(fā)明方法按照有利方式尤其適用于不具有100晶體取向的多晶硅晶片或單晶娃晶片。
[0043]優(yōu)選在方法步驟C中實(shí)施各向同性蝕刻。
[0044]在另一有利實(shí)施方式中，在方法步驟C中，利用包含氟氫酸和硝酸的酸性蝕刻溶液實(shí)施蝕刻。尤其有利的是，所述蝕刻溶液包含表面活性劑，尤其是醋酸。
[0045]優(yōu)點(diǎn)是，表面活性劑用于更好地浸潤(rùn)表面。反應(yīng)期間出現(xiàn)的氣泡也更小，由此也很少產(chǎn)生可能剝落掩模的浮力，這在蝕刻期間改進(jìn)了掩模附著。
[0046]在方法步驟D中，所述掩模優(yōu)選利用優(yōu)選由氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)組成的堿性溶液或者優(yōu)選為丙酮或乙醚的有機(jī)溶劑去除。
[0047]在本發(fā)明方法的一個(gè)有利實(shí)施方式中，獲得進(jìn)一步改進(jìn)的光線入射的方式是，應(yīng)用兩級(jí)式蝕刻過程，以提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的要生成的各個(gè)凹部的長(zhǎng)寬比。
[0048]長(zhǎng)寬比描述了蜂窩紋理的在未覆蓋掩模層區(qū)域中生成的各個(gè)凹部的深度與寬度的比例。
[0049]增大所述長(zhǎng)寬比的方式是，在本發(fā)明方法一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在方法步驟C中，至少實(shí)施掩模層局部的下蝕刻(Unter?tzen)。這是按照典型方式在應(yīng)用未定向或僅較少定向的、大致各向同性蝕刻方法中得到的。
[0050]現(xiàn)在重要的是，在方法步驟Cl中利用該優(yōu)選實(shí)施方式如此加熱至少掩模層，以使掩模層在下蝕刻區(qū)域中在先前在方法步驟C中生成的凹部邊緣上滲入凹部。
[0051]隨后在方法步驟C2中通過重新蝕刻半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)附加加深相應(yīng)凹部。
[0052]因而在該優(yōu)選實(shí)施方式中，執(zhí)行兩級(jí)式蝕刻方法。第一蝕刻過程如前述以自身已知方式在方法步驟C中實(shí)施。在方法步驟Cl中加熱掩模層，使得掩模層在邊緣上滲入已生成的凹部，因而至少部分覆蓋方法步驟C中生成的凹部的邊緣。
[0053]在該優(yōu)選實(shí)施方式中清楚的是，在方法步驟C中生成的凹部的邊緣上至少部分通過方法步驟Cl中滲入掩模層而在第二蝕刻級(jí)在方法步驟C2中阻止橫向蝕刻(即，蝕刻過程大致平行于半導(dǎo)體表面結(jié)構(gòu))，這是因?yàn)闈B入凹部的掩模層至少部分阻止了橫向蝕刻，然而不阻止蝕刻進(jìn)入深處(即，尤其是垂直于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面)。
[0054]以這種方式獲得長(zhǎng)寬比較大的凹部，也就是說，得到的深度與得到的寬度的比例與前面已知的蝕刻方法相比可以更大。
[0055]因而本發(fā)明方法的前述有利實(shí)施方式可以在應(yīng)用未定向或大致未定向的蝕刻方法中首次實(shí)現(xiàn)生成一個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)寬比較高的凹部。
[0056]在方法步驟Cl中優(yōu)選將掩模層加熱至使得掩模層處于可機(jī)械變形的、蠟狀的、尤其優(yōu)選非液態(tài)狀態(tài)的溫度。由此實(shí)現(xiàn)掩模層在下蝕刻區(qū)域向下折疊，也就是說，在下蝕刻區(qū)域中從大致水平位置(平行于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面)出發(fā)向下滲入凹部。掩模層的完全液化蘊(yùn)含著下述危險(xiǎn)，即，掩模層的材料在下蝕刻區(qū)域被剩余掩模層溶解并且集聚在方法步驟C中生成的凹部的底部。因而在這種情況下必須在到達(dá)凹部的最深位置處之前再次固化這種蠟或者必須避免徹底液化。
[0057] 在方法步驟B中，掩模層優(yōu)選具有更大的熔融區(qū)域，在該熔融區(qū)域中，掩模層可以蠟式變形。尤其是含蠟和/或含石蠟的物質(zhì)具有這種特性。由此可以應(yīng)用前面已知的、由耐蝕刻劑的蠟制成的掩模層。蠟的優(yōu)點(diǎn)尤其是，在確定的溫度范圍內(nèi)存在可機(jī)械變形的蠟狀狀態(tài)，在此狀態(tài)下，蠟混合物的組成部分僅部分液化，而其他部分是固態(tài)的，從而達(dá)到期望效果，即，在方法步驟Cl中，掩模層在下蝕刻區(qū)域中滲入凹部，掩模層的這些部分不會(huì)脫離存在于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上的其余掩模層。
[0058]在方法步驟Cl中，優(yōu)選將掩模層至少加熱至40°C?100°C，優(yōu)選50°C?80°C。典型的、適用于掩模層并且耐蝕刻的蠟在此溫度范圍內(nèi)尤其具有蠟狀狀態(tài)。
[0059]方法步驟Cl中的加熱優(yōu)選在I分鐘至30分鐘范圍內(nèi)實(shí)施，優(yōu)選在2分鐘至10分鐘之間。
[0060]由此確保了，掩模層在下蝕刻區(qū)域內(nèi)的期望的塑性變形。
[0061]如前述，本發(fā)明方法尤其適用于這種蝕刻過程，其中，至少在方法步驟C中實(shí)施絕大部分的各向同性蝕刻。優(yōu)選同樣在方法步驟C2中實(shí)施絕大部分的各向同性蝕刻。
[0062]在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，在方法步驟C和/或C2中，優(yōu)選在方法步驟C和C2中實(shí)施干化學(xué)蝕刻。
[0063]按照有利方式在方法步驟C和/或C2中，優(yōu)選在方法步驟C和C2中實(shí)施濕化學(xué)蝕刻。尤其是應(yīng)用包含至少氫氟酸和/或硝酸的蝕刻液是有利的。
[0064]優(yōu)選在方法步驟C和Cl之間去除凹部中殘留的蝕刻劑。由此避免蝕刻劑在步驟C中加熱時(shí)泄漏到外部環(huán)境中。
[0065]殘留的蝕刻劑在此優(yōu)選通過沖洗液去除。此外有利的是，沖洗液隨后在干燥步驟中去除，以避免沖洗液影響掩模接下來在方法步驟Cl中的翻折。
[0066]方法步驟C可以這種方式得到支持，S卩，在優(yōu)選實(shí)施方式中，在方法步驟Cl，掩模層至少在下蝕刻區(qū)域中被施加液流。由此生成朝向凹部方向(即，進(jìn)入凹部)作用于掩模層的壓力，從而簡(jiǎn)化并加速掩模層滲入凹部。
[0067]在此優(yōu)選應(yīng)用氣流。尤其有利的是，向掩模層施加壓縮空氣。
[0068]方法步驟Cl優(yōu)選如此實(shí)施，即，掩模層滲入凹部并且至少部分緊貼凹部邊緣。由此特別有效地保護(hù)方法步驟C中生成的凹部的這些邊緣，防止橫向蝕刻。
[0069]然而非絕對(duì)必要的是，方法步驟Cl結(jié)束后，掩模層緊貼凹部邊緣，這是因?yàn)樵谘谀拥纳烊氚疾康膮^(qū)域(這些區(qū)域不直接貼靠凹部邊緣)中已經(jīng)得到防止橫向蝕刻的保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0070]以下結(jié)合實(shí)施例和【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明其他有利特征和實(shí)施方式。圖中:
[0071]圖1是所測(cè)得的蜂窩紋理縱剖面的三維示意圖，所述蜂窩紋理是利用本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式制造的；
[0072]圖2是該縱剖面的沿圖1中繪制的線A-A’的橫截面圖；
[0073]圖3示出圖1所示蜂窩紋理的所測(cè)得的與波長(zhǎng)有關(guān)的反射(實(shí)線)與對(duì)比樣本相比較，在對(duì)比樣本中僅形成利用目前行業(yè)中常用方法構(gòu)造的紋理；和
[0074]圖4在分圖a中示出為噴墨打印機(jī)分配要打印液滴位置的位置格柵的示意圖，在分圖b中示出施加彼此交疊的液滴之后的結(jié)果示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0075]在此處所述的實(shí)施例中，按照如下方式處理已拋光的、消除了鋸損傷的單晶硅晶片，其邊長(zhǎng)約3cm，厚度約250 μ m:
[0076]硅晶片背面完全被掩模層覆蓋以在隨后蝕刻過程中提供保護(hù)，在與背面對(duì)置的硅晶片正面上利用噴墨打印工藝按照如下方式施加熱熔墨水(HotMelt-Tinte):
[0077]能夠針對(duì)工業(yè)用途購得的噴墨打印機(jī)采用了壓電打印頭。這種打印機(jī)具有可移動(dòng)的xy工作臺(tái)，以使娃晶片相對(duì)于打印頭運(yùn)動(dòng)。
[0078]在該配置中可以實(shí)現(xiàn)逐液滴輸出熱熔墨水，這些熱熔墨水液滴在基底上構(gòu)成半徑在40μηι?60μηι范圍內(nèi)的半球。
[0079]為了實(shí)現(xiàn)所施加的液滴的中點(diǎn)位于規(guī)則等邊六角形的角點(diǎn)上而如此選擇位置格柵，即，與X方向相比，在y方向上預(yù)定更大的刻度，其中選擇的比例為1: V 3。
[0080]隨后執(zhí)行打印過程，其中，圖4a)中填充黑色所示的矩形表示了一個(gè)像素，在該像素處熱熔墨水被施加到基底。如圖4a)所示，在X方向上兩滴相鄰液滴的中點(diǎn)之間的間距LI大約等于對(duì)角錯(cuò)開的相鄰兩滴液滴的中點(diǎn)之間的間距L2。這通過在X和y方向上的前述不等刻度得到，此不等刻度的比例近似1: V 3。
[0081]因而點(diǎn)的密度在X方向上約1750dpi，在y方向上約1016dpi。
[0082]基于所施加的液滴的伸展，相應(yīng)相鄰的液滴彼此交疊，從而差不多得到圖4b)所示的結(jié)構(gòu)，也就是說，每六個(gè)液滴構(gòu)成一個(gè)封閉的邊緣，其環(huán)繞大約六角形的開口。
[0083]圖4b)僅示出一個(gè)小的局剖圖，在已執(zhí)行的試驗(yàn)中，晶片的整個(gè)正面以表面覆蓋方式被這種掩模覆蓋。
[0084]隨后在蝕刻溶液中實(shí)施硅晶片蝕刻，該蝕刻溶液由體積百分比為23%的氫氟酸、體積百分比為47%的硝酸、體積百分比為20%的醋酸和體積百分比為10%的磷酸組成的，其由質(zhì)量百分比為50%的氫氟酸、質(zhì)量百分比為69%的硝酸、質(zhì)量百分比為100%的醋酸和質(zhì)量百分比為85%的磷酸制成。蝕刻過程在溫度為15° C情況下實(shí)施。
[0085]這種蝕刻劑按照典型方式用于硅晶片的拋光。
[0086]隨后去除掩模層，測(cè)量與波長(zhǎng)相關(guān)的反射以及確定表面形態(tài)。
[0087]表面形態(tài)在圖1的三維圖和圖2的二維圖中作為局部圖示出。在圖3中示出與波長(zhǎng)相關(guān)的反射(實(shí)線)與對(duì)比樣本(其僅具有通過沉入蝕刻溶液而生成的紋理)的反射相比較。
[0088]在圖3中可以明顯看出，尤其在相關(guān)的波長(zhǎng)范圍250nm-1200nm內(nèi)在使用本發(fā)明方法構(gòu)造的蜂窩紋理中反射更少，因而光線入射更強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種在基底表面生成蜂窩紋理的方法，所述基底是光伏太陽能電池的半導(dǎo)體基底或在光伏太陽能電池的制造過程中的預(yù)制物的半導(dǎo)體基底或用于改進(jìn)一個(gè)或多個(gè)光伏太陽能電池的光學(xué)特性的基底， 所述方法包括如下方法步驟: A制備所述基底， B在所述基底表面上生成掩模層，所述掩模層具有大量開口， C至少在所述基底表面上的掩模層開口區(qū)域蝕刻所述基底，以便形成蜂窩紋理，和 D去除掩模層， 其特征在于， 在方法步驟B中，通過將掩模材料施加到所述基底表面上來生成掩模層，其中如此施加多個(gè)單獨(dú)的掩模材料液滴，即，液滴的中點(diǎn)構(gòu)成蜂窩格的角點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，這些液滴的中點(diǎn)構(gòu)成蜂窩格的角點(diǎn)，所述蜂窩格至少近似由呈規(guī)則等邊六角形形狀的蜂窩構(gòu)成，其中，六角形的邊具有大約相等的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度偏差優(yōu)選小于10%,進(jìn)一步優(yōu)選小于5%,尤其小于1%。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟B中施加具有橫向伸展的液滴，所述伸展如此選擇，即，相鄰液滴至少接觸所面對(duì)的邊緣，優(yōu)選彼此交疊，尤其是所施加的每個(gè)液滴的半徑大于相鄰兩滴液滴的中點(diǎn)的間距L的一半，并且小于所述間距L。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述液滴的橫向伸展如此選擇，即，每滴液滴與至少三個(gè)最近的相鄰液滴至少處于接觸狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，每滴液滴與恰好三個(gè)最接近的相鄰液滴至少處于接觸狀態(tài)，優(yōu)選彼此交疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4至5之一所述的方法，其特征在于，每滴液滴與其最接近的相鄰液滴彼此交疊至少4 μ m。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在蜂窩格的蜂窩的各個(gè)角點(diǎn)上大約居中地施加恰好一滴液滴。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將熱熔墨水用作掩模材料來構(gòu)造掩模層。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟B中，利用噴墨打印將掩模材料施加到表面上。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟B中，使用平行于表面的xy位置格柵作為要形成的液滴的中點(diǎn)的預(yù)先規(guī)定，與y方向相比，所述位置格柵在X方向上具有不同的刻度，優(yōu)選是，X和y方向按照比例I比V 3確定比例。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，相應(yīng)兩滴相鄰的液滴的中點(diǎn)的間距在ΙμL?~100μπ?范圍內(nèi)，優(yōu)選在20μπ?~90μπ?范圍內(nèi)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述基底包括多晶硅晶片或單晶娃晶片。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟C中實(shí)施各向同性蝕刻。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟C中，利用包含氟氫酸和硝酸的酸性蝕刻溶液實(shí)施蝕刻，優(yōu)選是，所述蝕刻溶液包含表面活性劑，尤其是醋酸。
15.根據(jù)前 述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟D中，所述掩模利用優(yōu)選由氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)組成的堿性溶液或者優(yōu)選為丙酮或乙醚的有機(jī)溶劑去除。
【文檔編號(hào)】H01L31/0236GK103890962SQ201280042614
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】簡(jiǎn)·尼溫迪克, 簡(jiǎn)·施佩希特, 勞倫茲·策納, J·蘭特施, 丹尼爾·畢羅, 大衛(wèi)·斯圖韋 申請(qǐng)人:弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)