硅片的清理方法及減反射膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種硅片的清理方法及減反射膜的制備方法。該清理方法包括：步驟S1，將硅片置于PECVD設(shè)備的工藝腔中進行預(yù)熱至預(yù)定溫度；步驟S2，向硅片的表面通入鹵化氫氣體，并使鹵化氫氣體發(fā)生等離子體化。在PECVD工藝腔中將鹵化氫氣體等離子化，利用等離子體化的氫離子對硅片進行鈍化，去除硅片表面的氧化物；利用等離子體化的鹵素離子與硅片表面的金屬離子進行反應(yīng)形成氣態(tài)的金屬鹵化物，所形成的金屬鹵化物隨著未反應(yīng)的鹵化氫氣體排出PECVD工藝腔；上述清理方法在PECVD工藝腔中實施，因此不需要化學清洗所需的清洗設(shè)備和清洗藥劑；經(jīng)過上述清理之后的硅片有效地避免了污染物或氧化物對硅片產(chǎn)生的負面影響。
【專利說明】硅片的清理方法及減反射膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種硅片的清理方法及減反射膜的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為清潔環(huán)保的新能源，太陽能電池的應(yīng)用越來越普及。太陽能電池片的生產(chǎn)工 藝比較復(fù)雜，簡單說來，目前的太陽能電池片的生產(chǎn)過程可以分為以下幾個主要步驟:
[0003]步驟S11、表面制絨以及化學清洗硅片表面，通過化學反應(yīng)在原本光滑的硅片表面 形成凹凸不平的結(jié)構(gòu)，以增強光的吸收；
[0004]步驟S12、擴散制結(jié)，將P型的硅片放入擴散爐內(nèi)，使N型雜質(zhì)原子硅片表面層，通 過硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴散，形成PN結(jié)，使電子和空穴在流動后不再回到原 處，這樣便形成電流，也就是使硅片具有光伏效應(yīng)；
[0005]步驟S13、等離子刻蝕，去除擴散過程中在硅片邊緣形成的將PN結(jié)短路的導電層；
[0006]步驟S14、PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition,等離子增強的 化學蒸發(fā)沉積)沉積減反射膜，即在真空腔室內(nèi)，采用射頻或微波的方法，將HN3和SiH4離 子化之后沉積在硅片上，利用薄膜干涉原理，減少光的反射，起到鈍化作用，增大電池的短 路電流和輸出功率，提高轉(zhuǎn)換效率；
[0007]步驟S15、印刷電極，采用銀漿印刷正電極和背電極，采用鋁漿印刷背場，以收集電 流并起到導電的作用；
[0008]步驟S16、燒結(jié)，在高溫下使印刷的電極與硅片之間形成歐姆接觸。
[0009]由上述步驟可以看出，沉積減反射膜的步驟一般在濕法刻蝕步驟后，因濕法刻蝕 設(shè)備與氮化硅鍍膜設(shè)備之間是由機械手連接，硅片必定暴露在空氣中，因此容易導致硅片 表面的沾污和氧化，影響電池效率；另外，因生產(chǎn)中容易出現(xiàn)各種問題，很可能出現(xiàn)濕法刻 蝕后的硅片放置幾個小時甚至幾天的時間之后才能重新投入生產(chǎn)。目前，在制作氮化硅膜 之前，為了避免不良影響，一般采用HF溶液清洗硅片，該清洗過程不僅繁瑣而且還增加了 太陽能電池的生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明旨在提供一種硅片的清理方法及減反射膜的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中 硅片清理方法繁瑣的問題。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種硅片的清理方法，清理方 法包括:步驟SI，將硅片置于PECVD設(shè)備的工藝腔中進行預(yù)熱至預(yù)定溫度；步驟S2，向硅片 的表面通入鹵化氫氣體，并使鹵化氫氣體發(fā)生等離子體化。
[0012]進一步地，上述步驟SI在氮氣氣氛中進行，預(yù)定溫度為150?250°C。
[0013]進一步地，上述鹵化氫為HCl，HCl氣體的流量為200?2000sccm、溫度為250? 450°C，步驟S2持續(xù)的時間為10?500s，優(yōu)選30?300s。[0014]進一步地，在上述步驟S2使鹵化氫氣體發(fā)生等離子體化過程中施加脈沖寬度為 5?25ms、功率為800?2000W的微波。
[0015]進一步地，上述PECVD設(shè)備為板式PECVD設(shè)備或管式PECVD設(shè)備。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種減反射膜的制作方法，該制作方法包括:采用 上述的清理方法清理硅片；在硅片的表面沉積減反射膜。
[0017]進一步地，上述減反射膜為氮化硅膜，沉積減反射膜的步驟采用PECVD工藝實施， 并與清理硅片的步驟在同一個PECVD設(shè)備中實施。
[0018]進一步地，上述沉積減反射膜的步驟包括向硅片的正表面通入流量比1.8:1? 4:1氨氣和硅烷。
[0019]進一步地，上述氨氣的流量為500?2000sccm，優(yōu)選900?1800sccm，持續(xù)時間為 I?5min,沉積溫度為300?55CTC,沉積壓強為0.15?0.45mbar。
[0020]進一步地，上述設(shè)定PECVD設(shè)備所發(fā)出的微波的脈沖寬度為5?25ms、功率為 500 ?2000W。
[0021]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，在PECVD工藝腔中將鹵化氫氣體等離子化，利用等離子 體化的氫離子對硅片進行鈍化，去除硅片表面的氧化物，利用等離子體化的鹵素離子與硅 片表面的金屬離子進行反應(yīng)形成氣態(tài)的金屬鹵化物，所形成的金屬鹵化物隨著未反應(yīng)的鹵 化氫氣體排出PECVD工藝腔；上述清理方法在PECVD工藝腔中實施，只需設(shè)定程序即可，因 此不需要化學清洗所需的清洗設(shè)備和清洗藥劑，節(jié)約了清洗成本、簡化了清洗流程、減少了 化學藥劑的用量；經(jīng)過上述清理之后的硅片，表面的氧化膜或污染物被去除，進而在進行后 續(xù)的工藝加工步驟中有效地避免了污染物或氧化物對硅片產(chǎn)生的負面影響。
[0022]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。 下面將參照【具體實施方式】，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【具體實施方式】
[0023]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。下面將結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0024]在本發(fā)明一種典型的實施方式中，提供了一種硅片的清理方法，該清理方法包括: 步驟SI，將硅片置于PECVD設(shè)備的工藝腔中進行預(yù)熱至預(yù)定溫度；步驟S2，向硅片的表面通 入鹵化氫氣體，并使鹵化氫氣體發(fā)生等離子體化。
[0025]上述清理方法，在PECVD工藝腔中將鹵化氫氣體等離子化，利用等離子體化的氫 離子對硅片進行鈍化，去除硅片表面的氧化物，利用等離子體化的鹵素離子與硅片表面的 金屬離子進行反應(yīng)形成氣態(tài)的金屬鹵化物，所形成的金屬鹵化物隨著未反應(yīng)的鹵化氫氣體 排出PECVD工藝腔；上述清理方法在PECVD工藝腔中實施，只需設(shè)定程序即可，因此不需要 化學清洗所需的清洗設(shè)備和清洗藥劑，節(jié)約了清洗成本、簡化了清洗流程、減少了化學藥劑 的用量；經(jīng)過上述清理之后的硅片，表面的氧化膜或污染物被去除，進而在進行后續(xù)的工藝 加工步驟中有效地避免了污染物或氧化物對硅片產(chǎn)生的負面影響。
[0026]上述將硅片預(yù)熱主要是為了使硅片受熱均勻，進而使得后續(xù)在硅片表面形成均勻 的氮化硅膜，因此上述預(yù)定溫度只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述技術(shù)效果即可，本申請為了更好地將預(yù) 熱過程與等離子體化過程進行有效結(jié)合，優(yōu)選上述步驟SI在氮氣氣氛中進行，預(yù)定溫度為150 ?250°C。
[0027]本發(fā)明通入的鹵化氫氣體主要是為了與硅片表面的氧化物或污染物發(fā)生反應(yīng)，為 了保證硅片不會與鹵化物發(fā)生過度反應(yīng)，優(yōu)選上述鹵化氫氣體為HCl氣體，且優(yōu)選上述HCl 氣體的流量為200?2000sccm、溫度為250?450°C，步驟S2持續(xù)的時間為10?500s，優(yōu) 選 30 ?300s。
[0028]在等離子體化過程中，為了使適量的鹵化氫氣體或HCl氣體發(fā)生等離子體化，在 盡量節(jié)約成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)較高的等離子體化效果，優(yōu)選在上述步驟S2中使所述鹵化氫 氣體發(fā)生等離子體化過程中施加脈沖寬度為5?25ms、功率為800?2000W的微波。
[0029]實施本申請的等離子體化的PECVD設(shè)備可以采用本領(lǐng)域常用的各種PECVD設(shè)備， 優(yōu)選上述PECVD設(shè)備為板式PECVD設(shè)備或管式PECVD設(shè)備。
[0030]在本發(fā)明的另一種典型的實施方式中，提供了一種減反射膜的制作方法，該制作 方法包括:采用上述的清理方法清理硅片；在硅片的表面沉積減反射膜。采用上述清理方 法將硅片清理之后，硅片表面的氧化層或污染物被去除，再沉積減反射膜之后，能夠提高減 反射膜的鈍化性能，進而能夠大大提升太陽能電池的短路電流和開路電壓，從而提升太陽 能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0031]本發(fā)明的減反射膜可以采用本領(lǐng)域常用的氮化硅膜、氧化硅膜或氮化硅與氧化硅 復(fù)合膜，優(yōu)選上述減反射膜為氮化硅膜，沉積減反射膜的步驟采用PECVD工藝實施，且與清 理方法在同一個PECVD設(shè)備中實施。由于硅片的清理過程和減反射膜的沉積過程可以利用 同樣的設(shè)備進行實施，因此，本發(fā)明優(yōu)選采用PECVD設(shè)備進行減反射膜的制作，從而進一步 簡化了現(xiàn)有技術(shù)利用化學藥劑清洗之后再制作減反射膜的制作工藝。
[0032]在本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式中，上述沉積減反射膜的步驟包括向硅片的正表面 通入流量比1.8:1?4:1氨氣和硅烷。在上述條件下所形成的減反射膜的折射率在1.95?
2.18之間，因此減反射效果和鈍化效果都較為理想。
[0033]在利用上述方式控制減反射膜的折射率的基礎(chǔ)上，所述氨氣的流量為500? 2000sccm,優(yōu)選900?1800sccm,持續(xù)時間為I?5min,沉積溫度為300?55CTC,沉積壓強 為 0.15 ?0.45mbar。
[0034]上述條件下所形成的減反射膜的厚度和密度均較為理想，進一步優(yōu)化了減反射膜 的物理性能和鈍化效果。
[0035]在等離子體沉積過程中，為了使適量的氨氣和硅烷氣體發(fā)生等離子體化，在盡量 節(jié)約成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)較高的等離子體化效果，設(shè)定PECVD設(shè)備所發(fā)出的微波的脈沖寬度 為5?25ms、功率為500?2000W。
[0036]以下將結(jié)合實施例和對比例，進一步說明本法的有益效果。
[0037]將經(jīng)過表面制絨、化學清洗、擴散制結(jié)、等離子刻蝕后在空氣中放置一段時間的硅 片進行實施例1至6的處理，具體處理過程如下:
[0038]實施例1
[0039]將上述硅片置于型號為Roth&Rau XL的板式PECVD工藝腔中，并向該工藝腔中 通入氮氣，設(shè)定該板式PECVD的微波的脈沖寬度為8ms、功率為1200W，然后將硅片預(yù)熱至 200°C，然后向硅片表面通入HCl氣體，其中該HCl氣體的流量為lOOOsccm，溫度為350°C， 持續(xù)250s后停止通入HCl和氮氣；接著設(shè)定該板式PECVD的微波的脈沖寬度為6ms、功率為1200W，沉積溫度為380°C，沉積壓強為0.25mbar,向硅片的正表面通入流量為1200sccm 的氨氣和流量為400sCCm的硅烷，持續(xù)3min后停止通入氨氣和硅烷，完成實施例1的減反 射膜的制備。
[0040]實施例2
[0041]將上述硅片置于型號為Roth&Rau XL的板式PECVD工藝腔中，并向該工藝腔中 通入氮氣，設(shè)定該板式PECVD的微波的脈沖寬度為5ms、功率為2000W，然后將硅片預(yù)熱至 2500C，然后向硅片表面通入HCl氣體，其中該HCl氣體的流量為200SCCm，溫度為450°C，持 續(xù)500s后停止通入HCl和氮氣；接著設(shè)定該板式PECVD的微波的脈沖寬度為10ms、功率為 1000W，沉積溫度為400°C，沉積壓強為0.35mbar,向硅片的正表面通入流量為1800sccm的 氨氣和流量為800Sccm的硅烷，持續(xù)Imin后停止通入氨氣和硅烷，完成實施例2的減反射 膜的制備。
[0042]實施例3
[0043]將上述硅片置于型號為Roth&Rau XL的板式PECVD工藝腔中，并向該工藝腔中 通入氮氣，設(shè)定該板式PECVD的微波的脈沖寬度為25ms、功率為800W，然后將硅片預(yù)熱至 150°C，然后向硅片表面通入HCl氣體，其中該HCl氣體的流量為2000sccm，溫度為250°C， 持續(xù)IOs后停止通入HCl和氮氣；接著設(shè)定該板式PECVD的微波的脈沖寬度為15ms、功率 為800W，沉積溫度為300°C，沉積壓強為0.45mbar,向硅片的正表面通入流量為900sccm的 氨氣和流量為500sCCm的硅烷，持續(xù)5min后停止通入氨氣和硅烷，完成實施例3的減反射 膜的制備。
[0044]實施例4
[0045]將上述硅片置于型號為Roth&Rau XL的板式PECVD工藝腔中，設(shè)定該板式PECVD 的微波的脈沖寬度為15ms、功率為1500W，然后將硅片預(yù)熱至220°C，然后向硅片表面通入 HCl氣體，其中該HCl氣體的流量為1500sccm，溫度為300°C，持續(xù)300s后停止通入HCl和 氮氣；接著設(shè)定該板式PECVD的微波的脈沖寬度為25ms、功率為500W，沉積溫度為550°C， 沉積壓強為0.15mbar,向硅片的正表面通入流量為1200sccm的氨氣和流量為400sccm的硅 烷，持續(xù)3min后停止通入氨氣和硅烷，完成實施例4的減反射膜的制備。
[0046]實施例5
[0047]將上述硅片置于型號為Roth&Rau XL的板式PECVD工藝腔中，設(shè)定該板式PECVD的 微波的脈沖寬度為8ms、功率為1200W，然后將硅片預(yù)熱至120°C，然后向硅片表面通入HCl 氣體，其中該HCl氣體的流量為2200SCCm，溫度為220°C，持續(xù)220s后停止通入HCl和氮氣； 接著設(shè)定該板式PECVD的微波的脈沖寬度為10ms、功率為2000W，沉積溫度為380°C，沉積壓 強為0.25mbar,向硅片的正表面通入流量為1200sccm的氨氣和流量為400sccm的硅烷，持 續(xù)3min后停止通入氨氣和硅烷，完成實施例5的減反射膜的制備。
[0048]對比例I
[0049]將上述硅片置于Roth&Rau XL的板式PECVD工藝腔中，設(shè)定該板式PECVD的微波 的脈沖寬度為6ms、功率為1200W，沉積溫度為380°C，沉積壓強為0.25mbar,向硅片的正表 面通入流量為1200sccm的氨氣和流量為400sccm的硅烷，持續(xù)3min后停止通入氨氣和硅 烷，完成對比例I的減反射膜的制備。
[0050]對比例2[0051]將上述硅片浸潰在質(zhì)量百分含量為10%的HF溶液中，2min后取出，并采用去離子水清洗取出后的硅片，然后將清洗后的硅片置于氮氣氣氛中、在150°C下烘干；接著將烘干后的硅片置于Roth&Rau XL的板式PECVD工藝腔中，設(shè)定該板式PECVD的微波的脈沖寬度為6ms、功率為1200W，沉積溫度為380°C，沉積壓強為0.25mbar,向硅片的正表面通入流量為1200SCCm的氨氣和流量為300SCCm的硅烷，，持續(xù)3min后停止通入氨氣和硅烷，完成對比例2的減反射膜的制備。
[0052]將實施例1至5以及對比例I至2完成減反射膜制作后的硅片采用相同的工藝進行印刷電極和燒結(jié)，得到實施例1至5以及對比例I至2的太陽能電池片，采用Halm測試系統(tǒng)測試剛制備的太陽能電池片的開路電壓(Uoc)、短路電流(Isc)、串聯(lián)電阻(Rs)、并聯(lián)電阻(Rsh )、填充因子(FF )、轉(zhuǎn)換效率(Eta )，進而表征太陽能電池片的光電轉(zhuǎn)換效率，測定結(jié)果見表1。
[0053]表1
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種硅片的清理方法，其特征在于，所述清理方法包括:步驟S1，將硅片置于PECVD設(shè)備的工藝腔中進行預(yù)熱至預(yù)定溫度；步驟S2，向硅片的表面通入鹵化氫氣體，并使所述鹵化氫氣體發(fā)生等離子體化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清理方法，其特征在于，所述步驟SI在氮氣氣氛中進行，所述預(yù)定溫度為150~250°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清理方法，其特征在于，所述鹵化氫為HC1，所述HCl氣體的流量為200~2000sccm、溫度為250~450°C，所述步驟S2持續(xù)的時間為10~500s，優(yōu)選 30 ~300so
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清理方法，其特征在于，在所述步驟S2使所述鹵化氫氣體發(fā)生等離子體化過程中施加脈沖寬度為5~25ms、功率為800~2000W的微波。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清理方法，其特征在于，所述PECVD設(shè)備為板式PECVD設(shè)備或管式PECVD設(shè)備。
6.一種減反射膜的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括:采用權(quán)利要求1至5中任一項所述的清理方法清理硅片；在所述硅片的表面沉積所述減反射膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述減反射膜為氮化硅膜，所述沉積減反射膜的步驟采用PECVD工藝實施，并與所述清理硅片的步驟在同一個PECVD設(shè)備中實施。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述沉積減反射膜的步驟包括向所述硅片的正表面通入流量比1.8:1~4:1氨氣和硅烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述氨氣的流量為500~2000SCCm， 優(yōu)選900~1800sccm，持續(xù)時間為I~5min，沉積溫度為300~550°C，沉積壓強為0.15~.0.45mbar。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于，設(shè)定所述PECVD設(shè)備所發(fā)出的微波的脈沖寬度為5~25ms、功率為500~2000W。
【文檔編號】H01L31/18GK103606594SQ201310588900
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】馬紅娜, 安海嬌, 趙學玲 申請人:英利能源（中國）有限公司