濕法刻蝕方法及濕法刻蝕裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種濕法刻蝕方法及濕法刻蝕裝置。該濕法刻蝕方法包括對具有擴散表面的硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟，并在對硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟之前，還包括至少在硅片的擴散表面的邊緣部位形成防刻蝕保護層的步驟。這種保護層能夠避免擴散表面邊緣被刻蝕藥液損害的問題，進而能夠保證硅片的有效受光面積，保證晶體硅電池的光電轉換效率。
【專利說明】濕法刻蝕方法及濕法刻蝕裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及晶體硅電池制造領域，具體而言，涉及一種濕法刻蝕方法及濕法刻蝕
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術】
[0002]太陽能電池作為一種綠色能源，在全球能源戰略中的扮演的角色愈來愈重要，有關太陽能電池的研究也越來越廣泛。目前的太陽能電池以晶體硅電池為主。常規的晶體硅電池的制備工藝包括按順序進行的硅片制絨；擴散，形成擴散表面；單邊刻蝕，形成刻蝕區；鍍膜；絲網印刷及燒結。
[0003]目前，單邊刻蝕中經常采用濕法刻蝕。如圖1所示，現有的濕法刻蝕裝置主要包括上料槽體10’和刻蝕槽體20’。其中上料槽體10’中設有導輪120’，刻蝕槽體20’中設有導輪220’。采用上述濕法刻蝕機進行濕法刻蝕的過程主要是對已完成擴散的硅片30’進行藥液刻蝕，用以在硅片中除擴散表面以外的表面(待刻蝕面)形成刻蝕區。具體地，將擴散后的硅片在導輪220’的輸送下經過刻蝕槽20’中的藥液表面，使硅片的待刻蝕面與藥液接觸，以完成刻蝕。
[0004]然而，在常規的濕法刻蝕過程中，由于硅片的輸送很容易引起藥液的波動，使得藥液很容易浸至擴散表面的邊緣。這就會對擴散表面的結構造成影響，使得擴散表面出現刻蝕區。由于這種藥液的波動很難控制，采用目前鏈式濕法刻蝕機所刻蝕的硅片，其擴散表面的邊緣均會出現寬度為I~2m`m的刻蝕區。這些擴散表面上的刻蝕區不僅會影響晶體硅電池片的外觀，更會減少晶體硅電池片的有效受光面積，降低晶體硅電池的光電轉換效率。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提供一種濕法刻蝕方法及濕法刻蝕裝置，以解決現有技術中濕法刻蝕步驟中硅片的擴散表面易損傷問題。
[0006]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種濕法刻蝕方法，包括對具有擴散表面的硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟，其中，對硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟之前，還包括至少在硅片的擴散表面的邊緣部位形成防刻蝕保護層的步驟。
[0007]進一步地，上述防刻蝕保護層相對于擴散表面的一側邊緣的寬度大于等于2mm且小于等于擴散表面寬度的一半。
[0008]進一步地，對上述硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟之后，還包括去除防刻蝕保護層的步驟。
[0009]進一步地，上述防刻蝕保護層通過在硅片的擴散表面涂刷第一氫氟酸水溶液形成，優選地，第一氫氟酸水溶液的濃度為10~30wt%。
[0010]進一步地，上述防刻蝕保護層通過采用第二氫氟酸水溶液對硅片進行沖洗脫除，優選地，第二氫氟酸水溶液的濃度為30~50wt%，更優選地，采用第二氫氟酸水溶液對硅片進行沖洗的步驟中，沖洗壓力為3~5pa，沖洗時間為3~5s。[0011]根據本發明的另一方面，提供了一種濕法刻蝕裝置，包括上料槽體，上料槽體中設有導輪，其中，還包括用于形成防刻蝕保護層的涂刷裝置，涂刷裝置設置在導輪遠離上料槽體的一側，且涂刷裝置與導輪之間形成硅片的輸送通道。
[0012]進一步地，上述涂刷裝置包括毛刷與支撐件，毛刷與導輪平行地設置在導輪遠離上料槽體的一側，且寬度等于硅片的擴散表面的寬度；支撐件用以支撐毛刷。
[0013]進一步地，上述涂刷裝置包括滾輪與支撐件，滾輪與導輪的軸線平行地設置在導輪遠離上料槽體的一側，滾輪軸向長度等于硅片的擴散表面的寬度；支撐件用以支撐滾輪。
[0014]進一步地，上述滾輪轉動方向與導輪的轉動方向相反。
[0015]進一步地，上述裝置還包括排酸系統，排酸系統與設置在上料槽體的底部的排酸口相連通。
[0016]應用本發明的濕法刻蝕方法及濕法刻蝕裝置。本發明的濕法刻蝕方法中，在對硅片的待刻蝕面進行刻蝕之前，至少在硅片的擴散表面的邊緣部位形成防刻蝕保護層。這種防刻蝕保護層能夠有效避免擴散表面邊緣被刻蝕藥液損害的問題，進而能夠保證硅片的有效受光面積，保證晶體硅電池的光電轉換效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1示出了現有技術中濕法刻蝕裝置的示意圖；以及
[0019]圖2示出了本發明濕法刻蝕裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0021]為了解決現有技術中濕法刻蝕造成硅片擴散表面出現刻蝕區的問題，本發明發明人提供了一種濕法刻蝕方法。該濕法刻蝕方法包括對具有擴散表面的硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟，而且對硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟之前，還包括至少在硅片的擴散表面的邊緣部位形成防刻蝕保護層的步驟。
[0022]本發明所提供的這種濕法刻蝕方法中，對硅片進行刻蝕之前，先至少在硅片的擴散表面的邊緣部位形成防刻蝕保護層。該防刻蝕保護層可以是不與硅片擴散表面發生反應的物理保護層，也可以是經過與硅片擴散表面的二氧化硅發生反應形成的化學保護層。該擴散表面的二氧化硅是在硅片的擴散過程中因磷源等擴散源的氧化而形成的。在隨后的刻蝕過程中，該防刻蝕保護層能夠在一定程度上阻止藥液刻蝕擴散表面。更重要地，即使波動的藥液流動到硅片擴散表面的邊緣上，該防刻蝕保護層也能夠在一定程度上阻止藥液與擴散表面進行反應，從而有效避免了擴散表面的邊緣出現損傷(刻蝕區)，保證了擴散表面的完整性。進一步地，完整的擴散表面保證了晶體硅電池片的有效受光面積，進而保證了晶體硅電池的光電轉換效率。
[0023]本發明所提供的上述方法中，防刻蝕保護層相對于擴散表面的一側邊緣的寬度大于等于2_，小于等于擴散表面寬度的一半。當硅片為正方形時，防刻蝕保護層為沿硅片待刻蝕表面邊緣形成的方環形，該方環形一邊的寬度即為上述“防刻蝕保護層相對于擴散表面的一側邊緣的寬度”。優選地，上述防刻蝕保護層全面覆蓋在硅片的擴散表面上。這樣的全面覆蓋有助于對硅片的擴散表面進行全面的保護。這是由于鏈式濕法刻蝕機中易出現排風不穩定、流量異常等問題，這些問題易導致槽體上方凝結的刻蝕藥液滴落至硅片的擴散表面，進而使擴散表面出現更多的刻蝕區。在此基礎上，將防刻蝕保護層全面覆蓋在硅片的擴散表面上，能夠更全面地防止擴散表面被滴落的藥液刻蝕。這就能夠更有效地保證晶體硅電池片的有效受光面積，進而更有效地保證晶體硅電池的光電轉換效率。
[0024]本發明所提供的上述方法中，在對硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟之后，可以繼續進行常規的工藝步驟。優選地，對硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟之后，還包括去除防刻蝕保護層的步驟。將上述防刻蝕保護層去除后，能夠進一步減少硅片擴散表面的雜質，保證晶體硅電池的光電轉換效率。
[0025]本發明所提供的上述方法中，只要保護層能夠阻止藥液對擴散表面的刻蝕即可。在一種優選的方式中，上述防刻蝕保護層通過在硅片的擴散表面涂刷第一氫氟酸水溶液形成，更優選地，第一氫氟酸水溶液的濃度為10?30wt%。
[0026]采用氫氟酸在硅片的擴散表面涂刷后，氫氟酸與擴散表面上的二氧化硅發生反應，形成不與藥液發生反應的化學保護層。相比于物理保護層而言，這種化學保護層能夠徹底阻止藥液對硅片擴散表面的刻蝕，從而更有效地保證晶體硅電池片的有效受光面積，保證其光電轉換效率。
[0027]在本發明的教導下，本領域技術人員能夠合理地選擇上述防刻蝕保護層的去除方式。一種優選的方式中，上述防刻蝕保護層通過采用第二氫氟酸水溶液對硅片進行沖洗脫除，優選地，第二氫氟酸水溶液的濃度為30?50wt%。采用氫氟酸水溶液對硅片進行沖洗，利用氫氟酸與防刻蝕保護層的反應將硅片擴散表面的保護層徹底去除。從而更有效地減少硅片擴散表面的雜質，保證晶體硅電池片的有效受光面積，進而保證其光電轉換效率。
[0028]在采用上述保護層的去除方法時，本領域技術人員能夠合理地擬定具體的操作工藝。在一種優選的實施方式中，采用第二氫氟酸水溶液對硅片進行沖洗的步驟中，沖洗壓力為3?5pa，沖洗時間為3?5s。這樣的沖洗條件能夠促使上述保護層被徹底清除，同時能夠避免娃片的損傷。
[0029]另外，本發明還提供了一種濕法刻蝕裝置，如圖2所示，包括上料槽體10和刻蝕槽體20，上料槽體10中設有導輪120，刻蝕槽體20中設有導輪220。其中，上料槽體10中還包括用于形成防刻蝕保護層的涂刷裝置，該涂刷裝置設置在導輪120遠離上料槽體10的一偵牝且涂刷裝置與導輪120之間形成硅片30輸送通道。
[0030]現有技術中的濕法刻蝕裝置，如圖1所示，包括上料槽體10’和刻蝕槽體20’。其中上料槽體10’中僅設有導輪120’。使用這樣的裝置對硅片進行濕法刻蝕時，硅片的擴散表面極易被波動的藥液浸潤，使得擴散表面極易被藥液損傷。而本發明所提供的這種濕法刻蝕裝置，通過在上料槽體10部分設置涂刷裝置，能夠使硅片在未經刻蝕之前，在擴散表面上形成保護層。該防刻蝕保護層能夠避免硅片通過刻蝕輸送導輪220在刻蝕槽20的輸送過程中，由于藥液的波動而對其擴散表面邊緣造成刻蝕的現象。同時，該防刻蝕保護層還能夠避免硅片與自槽體上掉落的藥液液滴發生反應，從而避免硅片的擴散表面上出現更多的刻蝕區。綜合以上兩方面的原因，上述保護層能夠有效阻止硅片的擴散表面出現刻蝕區，從而能夠保證晶體硅電池片的有效受光面積，保證晶體硅電池片的光電轉換效率。
[0031]本發明所提供的這種濕法刻蝕裝置中，采用的涂刷裝置只要能在硅片的擴散表面進行涂刷即可。在一種優選的實施方式中，上述涂刷裝置包括毛刷與支撐件，其中，毛刷與導輪120平行地設置在導輪120遠離上料槽體10的一側，且寬度等于硅片30的擴散表面的寬度；支撐件用以支撐毛刷。將毛刷與導輪120平行設置，能夠減小硅片在上料過程中的阻力。將毛刷的寬度設置為與硅片的擴散表面相等，能夠避免因毛刷寬度太小而造成的保護層覆蓋不完全，還能夠避免因毛刷寬度太大而在硅片的側面(待刻蝕面)形成防刻蝕保護層，進而阻礙后續的刻蝕。上述的擴散表面的寬度為娃片擴散表面垂直于其輸送方向的一邊的寬度
[0032]本發明所提供的這種濕法刻蝕裝置中，更優選其涂刷裝置包括滾輪110和支撐件，滾輪110設置在導輪120遠離上料槽體10的一側，且滾輪110與導輪120的軸線相互平行，且滾輪110的寬度等于硅片30的擴散表面的寬度；支撐件用以支撐滾輪110。采用滾輪110對硅片上的擴散表面進行涂刷，能減小硅片的上料阻力。將滾輪110與導輪120平行設置，能夠進一步減小硅片的傳送阻力。將滾輪110的寬度設置為與擴散表面的寬度相等，能夠避免因寬度太小而造成的保護層覆蓋不完全，還能夠避免因寬度太大而在硅片的側面待刻蝕面形成防刻蝕保護層，阻礙后續的刻蝕。
[0033]根據本發明的教導，本領域技術人員能夠合理地選擇具體的方式設置上述滾輪110。一種優選的方式中，滾輪110相對位于導輪120上的硅片30轉動。這種設置能夠促使上述保護層更加均勻，防止涂刷漏洞，進一步阻止擴散表面出現刻蝕區。
[0034]為了進一步減小硅片的傳送阻力，將上述滾輪110的轉動方向設置為與導輪120的轉動方向相反。
[0035]在一種更優選的實施方式中，上述濕法刻蝕裝置中還包括排酸系統，且排酸系統與設置在上料槽體10的底 部的排酸口 130相連。在上料槽體10的底部增加排酸系統，與滾輪110形成一個循環系統，可以有效節約和充分利用形成保護層的氫氟酸水溶液。
[0036]以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本發明所要求保護的范圍。
[0037]對比例I
[0038]采用現有的鏈式濕法刻蝕機對擴散后的硅片進行濕法刻蝕。將擴散后的硅片上料至刻蝕槽中進行單面濕法刻蝕。然后將硅片在噴淋的濃度為30?〖％的氫氟酸水溶液下進行沖洗，沖洗時間為3s，沖洗壓力為5pa，得到刻蝕硅片。
[0039]進一步地，將上述刻蝕硅片進行鍍膜、絲網印刷及燒結，形成晶體硅電池。
[0040]將上述硅片進行鍍膜、絲網印刷及燒結，形成晶體硅電池。
[0041]經測量，上述晶體硅電池的有效受光面積為24336cm2，光電轉換效率為17.3%。
[0042]實施例1
[0043]利用毛刷將濃度為5wt%的氫氟酸水溶液涂刷于硅片的擴散表面的邊緣部位，形成相對于擴散表面的一側邊緣的寬度等于2mm的保護層。得到擴散表面形成有防刻蝕保護層的待刻蝕硅片。采用鏈式濕法刻蝕機對待刻蝕硅片進行濕法刻蝕，得到刻蝕硅片。
[0044]進一步地，將上述刻蝕硅片進行鍍膜、絲網印刷及燒結，形成晶體硅電池。
[0045]實施例2[0046]利用毛刷將濃度為10wt%的氫氟酸水溶液涂刷于硅片的擴散表面的邊緣部位，形成相對于擴散表面的一側邊緣的寬度等于4mm的保護層。得到擴散表面形成有防刻蝕保護層的待刻蝕硅片。采用鏈式濕法刻蝕機對待刻蝕硅片進行濕法刻蝕。然后將硅片在噴淋的濃度為30wt%的氫氟酸水溶液下進行沖洗，沖洗時間為5s，沖洗壓力為4pa，得到刻蝕硅片。
[0047]進一步地，將上述刻蝕硅片進行鍍膜、絲網印刷及燒結，形成晶體硅電池。
[0048]實施例3
[0049]采用設置有涂刷滾輪的鏈式濕法刻蝕機對擴散后的硅片進行濕法刻蝕，利用涂刷滾輪將濃度為5wt%的氫氟酸水溶液涂刷于硅片的擴散表面，形成保護層。得到擴散表面形成有防刻蝕保護層的待刻蝕硅片。采用鏈式濕法刻蝕機對待刻蝕硅片進行單面濕法刻蝕。然后將硅片在噴淋的濃度為20wt%的氫氟酸水溶液下進行沖洗，沖洗時間為3s，沖洗壓力為5pa，得到刻蝕硅片。
[0050]進一步地，將上述刻蝕硅片進行鍍膜、絲網印刷及燒結，形成晶體硅電池。
[0051]實施例4
[0052]采用設置有涂刷滾輪的鏈式濕法刻蝕機對擴散后的硅片進行濕法刻蝕，利用涂刷滾輪將濃度為10wt%的氫氟酸水溶液涂刷于硅片的擴散表面，形成保護層。得到擴散表面形成有防刻蝕保護層的待刻蝕硅片。采用鏈式濕法刻蝕機對待刻蝕硅片進行單面濕法刻蝕。然后將硅片在噴淋的濃度為30wt%的氫氟酸水溶液下進行沖洗，沖洗時間為5s，沖洗壓力為3pa，得到刻蝕硅片。
[0053]進一步地，將上述刻蝕硅片進行鍍膜、絲網印刷及燒結，形成晶體硅電池。
[0054]實施例5
[0055]采用設置有涂刷滾輪的鏈式濕法刻蝕機對擴散后的硅片進行濕法刻蝕，利用涂刷滾輪將濃度為30wt%的氫氟酸水溶液涂刷于硅片的擴散表面，形成保護層。得到擴散表面形成有防刻蝕保護層的待刻蝕硅片。采用鏈式濕法刻蝕機對待刻蝕硅片進行單面濕法刻蝕。然后將硅片在噴淋的濃度為50wt%的氫氟酸水溶液下進行沖洗，沖洗時間為3s，沖洗壓力為3pa，得到刻蝕硅片。
[0056]進一步地，將上述刻蝕硅片進行鍍膜、絲網印刷及燒結，形成晶體硅電池。
[0057]實施例6
[0058]采用設置有涂刷滾輪的鏈式濕法刻蝕機對擴散后的硅片進行濕法刻蝕，利用涂刷滾輪將濃度為20wt%的氫氟酸水溶液涂刷于硅片的擴散表面，形成保護層。得到擴散表面形成有防刻蝕保護層的待刻蝕硅片。采用鏈式濕法刻蝕機對待刻蝕硅片進行單面濕法刻蝕。然后將硅片在噴淋的濃度為40wt%的氫氟酸水溶液下進行沖洗，沖洗時間為4s，沖洗壓力為4pa，得到刻蝕硅片。
[0059]進一步地，將上述刻蝕硅片進行鍍膜、絲網印刷及燒結，形成晶體硅電池。
[0060]對上述實施例與對比例中的晶體硅電池進行測量。
[0061]測量方式:
[0062]光電轉換效率:采用晶體硅電池IV tester測試儀，對實施例與對比例中所制備的晶體硅電池進行表征，測試其光電轉換效率。測試結果如表一所示。
[0063]表一:
[0064]
【權利要求】
1. 一種濕法刻蝕方法，包括對具有擴散表面的硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟，其特征在于，對所述硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟之前，還包括至少在所述硅片的擴散表面的邊緣部位形成防刻蝕保護層的步驟。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述防刻蝕保護層相對于所述擴散表面的一側邊緣的寬度大于等于2mm且小于等于所述擴散表面寬度的一半。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述硅片的待刻蝕面進行刻蝕的步驟之后，還包括去除所述防刻蝕保護層的步驟。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述防刻蝕保護層通過在所述硅片的擴散表面涂刷第一氫氟酸水溶液形成，優選地，所述第一氫氟酸水溶液的濃度為10 ~30wt%。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述防刻蝕保護層通過采用第二氫氟酸水溶液對所述硅片進行沖洗脫除，優選地，所述第二氫氟酸水溶液的濃度為30~50wt%，更優選地，所述采用第二氫氟酸水溶液對所述硅片進行沖洗的步驟中，沖洗壓力為3~5pa，沖洗時間為3~5s。
6.一種濕法刻蝕裝置，包括上料槽體(10)，所述上料槽體(10)中設有導輪(120)，其特征在于，還包括用于在硅片(30)的擴散表面形成防刻蝕保護層的涂刷裝置，所述涂刷裝置設置在所述導輪(120)遠離上料槽體(10)的一側，且所述涂刷裝置與所述導輪(120)之間形成所述硅片(30)的輸送通道。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述涂刷裝置包括: 毛刷，與所述導輪(120)平行地設置在所述導輪(120)遠離上料槽體(10)的一側，且所述毛刷的寬度等于所述硅片(30)的擴散表面的寬度； 支撐件，支撐所述毛刷。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述涂刷裝置包括: 滾輪(110)，與所述導輪(120)的軸線平行地設置在所述導輪(120)遠離上料槽體(10)的一側，所述滾輪(120)軸向長度等于所述硅片(30)的擴散表面的寬度； 支撐件，支撐所述滾輪(110)。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述滾輪(110)轉動方向與所述導輪(120)的轉動方向相反。
10.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括排酸系統，所述排酸系統與設置在所述上料槽體(10)的底部的排酸口(130)相連通。
【文檔編號】H01L31/18GK103606518SQ201310574467
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】郝曉波 申請人:英利集團有限公司