一種單面拋光方法
【專利摘要】一種單面拋光方法，用來處理太陽能電池中的硅晶片。該拋光方法是用真空紫外光照射硅片的非待拋光面，在200℃～400℃的溫度下，使硅片的非待拋光面生長一層厚度為5nm～50nm的氧化硅薄膜，而硅片的待拋光面被硅片自身所遮擋，不會被真空紫外光所照射到，因而不會生長氧化硅薄膜，以此達(dá)到只在單面生成氧化硅阻擋膜的目的。在后續(xù)的拋光工序中，無氧化硅阻擋膜的一面與拋光溶液反應(yīng)形成拋光面，有氧化硅阻擋膜的一面保留絨面結(jié)構(gòu)，形成單面拋光效果。本發(fā)明的拋光方法，工藝流程簡單快捷，成本低廉，使用本發(fā)明的方法處理后的硅片，拋光面光滑平整，制絨面的絨面保存完好，具有意想不到的技術(shù)效果。
【專利說明】一種單面拋光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于晶體硅太陽能電池制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種對硅晶片進(jìn)行單面拋光的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池，也稱光伏電池，是一種將太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件。
[0003]由于它是綠色環(huán)保產(chǎn)品，不會引起環(huán)境污染，而且是可再生資源，所以在當(dāng)今能源短缺的情形下，太陽能電池是一種具有廣闊發(fā)展前途的新型能源。
[0004]目前，太陽能電池片的制造工藝已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，其主要步驟如下:
[0005]制絨:通過化學(xué)反應(yīng)使原本光亮的硅片表面(包括正面和背面)形成凸凹不平的結(jié)構(gòu)以減少光在其表面的反射。
[0006]擴(kuò)散制結(jié):P型(或N型)硅片在擴(kuò)散后表面變成N型(或P型)，形成PN結(jié)，使得硅片具有光伏效應(yīng)。擴(kuò)散的濃度、深度以及均勻性直接影響太陽能電池片的電性能，擴(kuò)散進(jìn)雜質(zhì)的總量用方塊電阻來衡量，雜質(zhì)總量越小，方塊電阻越大。
[0007]周邊刻蝕:該步驟的目的在于去掉擴(kuò)散制結(jié)時在硅片邊緣形成的將PN結(jié)兩端短路的導(dǎo)電層。
[0008]沉積氮化硅薄膜主要起減反射和鈍化的作用。
[0009]印刷電極。
[0010]燒結(jié):使印刷的電極與硅片之間形成合金。
[0011]其中，制絨的目的是將光滑的硅片表面制成絨面結(jié)構(gòu)，以減少入射光在電池片正面的反射。目前，制絨工序大多采用濕法制絨，將待處理硅片浸入制絨溶液中，使硅片的兩面均生成絨面結(jié)構(gòu)。但是，電池片背面的絨面結(jié)構(gòu)會造成光照的長波部分易于從背面透射出去。同時，由于絨面結(jié)構(gòu)的表面積更大，導(dǎo)致更多的表面復(fù)合。尤其是對于一些新型高效的太陽能電池片結(jié)構(gòu)，需要增加背面鈍化薄膜，而背面鈍化薄膜無法在絨面結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出優(yōu)異性能來。因此，一面為絨面一面為拋光面是太陽能電池片的理想結(jié)構(gòu)。
[0012]然而，當(dāng)硅片進(jìn)行制絨或拋光時，溶液總是同時接觸到硅片的兩面，造成硅片的兩面同時被制絨，或者同時被拋光。
[0013]解決方法之一是將雙面制絨的硅片的單面覆蓋上阻擋薄膜，再將硅片放入拋光溶液中拋光。這層阻擋膜必須不與拋光溶液反應(yīng)。同時這層阻擋膜還必須致密，不會導(dǎo)致拋光液經(jīng)阻擋膜的孔洞到達(dá)硅片表面而與絨面反應(yīng)。再次，這層膜在硅片的正面與硅片的背面還必須要有明顯的分界線，不會存在阻擋膜繞射到硅片背面，影響硅片另一面的拋光效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種單面拋光方法，該拋光方法可以解決阻擋膜繞射到娃片非待拋光面的技術(shù)問題，只在娃基片的非待拋光面上形成一層氧化娃層作為阻擋層，從而實現(xiàn)單面拋光的效果，獲得理想的一面制絨一面拋光的硅基片。[0015]根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種單面拋光方法，用來處理太陽能電池中的硅晶片，所述單面拋光方法包括步驟:
[0016]提供一待處理的娃晶片，
[0017]將該硅晶片置入氧氣氛圍后，在200-400度的溫度下，對該硅晶片的非待拋光面進(jìn)行紫外線照射，在該紫外線的作用下，氧氣只在所述硅晶片的非待拋光面上與硅反應(yīng)生
成一層氧化娃;
[0018]將該硅晶片放入拋光溶液進(jìn)行拋光，所述氧化硅形成對所述拋光溶液的阻擋層，使得該拋光溶液只在所述拋光面上形成拋光效果；
[0019]去除非待拋光面上的所述氧化硅層。
[0020]優(yōu)選的，所述硅基片為經(jīng)過制絨工藝處理過的硅基片，或者所述硅基片為經(jīng)過擴(kuò)散工藝處理過的硅基片。
[0021]優(yōu)選的，:所述紫外線的波長范圍為125nm?175nm。
[0022]優(yōu)選的，所述紫外線的光強(qiáng)為30W/m2?300W/m2，紫外線穿過氧氣的距離為0.2?Icm,生產(chǎn)的氧化娃厚度為5nm_50nm。
[0023]優(yōu)選的，所述氧氣的流量為5sccm?15sccm,處理時間為IOs?5min。
[0024]優(yōu)選的，所述拋光溶液為四甲基氫氧化銨溶液。
[0025]優(yōu)選的，:去除氧化硅層時，使用HF溶液作為清洗液。
[0026]優(yōu)選的，在將硅晶片放入拋光溶液進(jìn)行拋光之前，還包括對該硅基片進(jìn)行清洗的步驟。
[0027]優(yōu)選的，在去除所述氧化硅之前，還包括對該硅基片進(jìn)行清洗的步驟。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
[0029]1、本發(fā)明采用紫外線協(xié)助氧化的方法生長單面氧化膜，由于待拋光面被硅基片自身遮擋，而且氧化過程的溫度不超過400度，不會形成熱氧化層，因此在該拋光面上無氧化繞射，無需增加額外的工藝來去除繞射氧化膜。
[0030]2、形成的單面氧化阻擋膜結(jié)構(gòu)致密，適合做拋光阻擋層。
[0031]3、實驗證明，采用本發(fā)明的單面拋光方法，絨面結(jié)構(gòu)保留完好，拋光面光滑平整，取得了良好的技術(shù)效果。
[0032]4、本發(fā)明的制備方法簡單易行，操作簡單，成本低廉，氧化所需的時間也大幅減少，因而具有良好的可行性和適應(yīng)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1是本發(fā)明的單面拋光方法的流程框架圖。
[0035]圖2-圖5是本發(fā)明第一實施方式下的單面拋光流程示意圖。
[0036]圖6-圖11是比較例中的拋光方法流程示意圖?！揪唧w實施方式】
[0037]正如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有的制絨工序大多采用濕法制絨，將待處理硅片浸入制絨溶液中，使硅片的兩面均生成絨面結(jié)構(gòu)。但是，電池片背面的絨面結(jié)構(gòu)會造成光照的長波部分易于從背面透射出去。同時，由于絨面結(jié)構(gòu)的表面積更大，導(dǎo)致更多的表面復(fù)合。尤其是對于一些新型高效的太陽能電池片結(jié)構(gòu)，需要增加背面鈍化薄膜，而背面鈍化薄膜無法在絨面結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出優(yōu)異性能來。因此，一面為絨面一面為拋光面是太陽能電池片的理想結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)硅片進(jìn)行制絨或拋光時，溶液總是同時接觸到硅片的兩面，造成硅片的兩面同時被制絨，或者同時被拋光。
[0038]因此本發(fā)明提出了一種單面拋光方法，該拋光方法的工作原理如下:硅片的熱氧化通常需要在1000°c左右的高溫下進(jìn)行。如果溫度降到450°C以下，硅片的熱氧化幾乎可以忽略不計。真空紫外輻射的能量在6eV以上，高于多數(shù)化學(xué)鍵的鍵能，因此，真空紫外光具有極強(qiáng)的激化化學(xué)反應(yīng)的能力，降低反應(yīng)所需的溫度，使得氧氣在400°C以下就能與硅迅速反應(yīng)生成氧化硅，。根據(jù)該原理，我們在真空紫外光的照射下，在400°C以下的溫度下就可以觀察到明顯的氧化反應(yīng)，且生成的氧化硅層具有高致密性，能夠滿足后續(xù)對拋光液的阻擋作用。具體地，本發(fā)明提供一種真空紫外光照射硅片的非待拋光面，在200°C?400°C的溫度下，使娃片的非待拋光面生長一層厚度為5nm?50nm的氧化娃薄膜,而娃片的待拋光面被硅片自身所遮擋，使其不被真空紫外光所照射到，因而不會生長氧化硅薄膜，從而只在單面生成氧化硅阻擋膜。在后續(xù)的拋光工序中，無氧化硅阻擋膜的一面與拋光溶液反應(yīng)形成拋光面，有氧化硅阻擋膜的一面保留絨面結(jié)構(gòu)，形成單面拋光效果。
[0039]下面，將對本發(fā)明的具體技術(shù)方案做詳細(xì)介紹。
[0040]請參見圖1，圖1是本發(fā)明的單面拋光方法的流程框圖。如圖所示，本發(fā)明的拋光方法主要包括如下幾個步驟:
[0041]首先，提供一待處理的硅晶片，其可以是P型硅晶片，也可以是N型硅晶片。該待處理的硅晶片至少已經(jīng)經(jīng)過制絨工藝的處理，其上下兩個表面呈現(xiàn)凹凸的絨結(jié)構(gòu)，如圖示中的金字塔結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，該上下兩個制絨面還可以是其它形式的絨結(jié)構(gòu)。將其中一個表面設(shè)定為待拋光面，另一個表面設(shè)定為非待拋光面。在另一種實施方式中，該待處理的娃晶片也可以是經(jīng)過擴(kuò)散處理之后的硅晶片，此時，在其上下兩個制絨面上根據(jù)摻雜的情況選定待拋光面和非待拋光面，具體操作可以按照目前常規(guī)的制絨或擴(kuò)散工藝進(jìn)行，在此不再贅述。
[0042]將該硅晶片置入氧氣氛圍中。在200-400度的溫度下，對該硅晶片的非待拋光面進(jìn)行紫外線照射，使得氧氣能夠迅速地與硅基片表面反應(yīng)生成一層氧化硅層。于此同時，硅晶片的另一面，也就是待拋光面由于在其自身的遮擋下，無法被紫外線照射，因此在待拋光面上無法生成氧化硅層。當(dāng)然，實際情況中，氧氣不可避免的會與硅晶片的待拋光面接觸，并且由于在該環(huán)境溫度下，氧氣還是能與硅產(chǎn)生微弱的熱氧化反應(yīng)，因此并不是完全沒有氧化硅產(chǎn)生，只是正如上文中提高的，一旦溫度低于400度，氧氣與硅反應(yīng)生成的氧化硅幾乎可以忽略不計，對后續(xù)拋光不會產(chǎn)生任何影響，因此在本發(fā)明中將這部分在待拋光面由于熱氧化產(chǎn)生的弱氧化硅層進(jìn)行忽略，認(rèn)為只在非待拋光面上才形成了能夠作為阻擋層的氧化硅薄膜。需要指出的是，這里對待拋光面的遮光也可以通過覆蓋一層不透光掩模的形式實現(xiàn)。
[0043]該上述步驟中，所使用的溫度范圍，可以使得硅晶片在此溫度下無法通過熱氧化的形式形成氧化硅，配合上述對紫外線的單面遮擋，可以杜絕氧化硅繞射到待拋光面，從而只在非待拋光面上形成氧化硅層。具體地，該紫外線的波長范圍為125nm?175nm，紫外線的光強(qiáng)為30W/m2?300W/m2，紫外線穿過氧氣的距離為0.2?1cm，氧氣的流量為5sCCm?15sccm,處理時間為IOs?5min。生產(chǎn)的氧化娃厚度為5nm_50nm。
[0044]將該硅晶片放入拋光溶液進(jìn)行拋光，所述氧化硅形成對所述拋光溶液的阻擋層，使得該拋光溶液只在所述待拋光面上形成拋光效果。該拋光溶液為四甲基氫氧化銨溶液，即TMAH溶液。
[0045]最后，去除非待拋光面上的所述氧化硅層。去除氧化硅層時，使用HF溶液作為清洗液。
[0046]在實際應(yīng)用中，還包括一些對經(jīng)晶片的清洗步驟，比如在將硅晶片放入拋光溶液進(jìn)行拋光之前，還包括對該硅基片進(jìn)行清洗的步驟，該清洗步驟具體可以通過RCA清洗法，去除一些殘留的有機(jī)物或金屬氧化物。再比如在去除所述氧化硅之前，還包括對該硅基片進(jìn)行清洗的步驟，具體可以選擇使用純水進(jìn)行清洗，以洗滌硅片上殘留的TMAH溶液。
[0047]下面再以一個具體實施例和比較例來對本發(fā)明的技術(shù)效果做說明。
[0048]實施例一
[0049]一種硅片的單面拋光方法，參見圖2?5，其步驟包括:
[0050](I)將待處理硅片10置于氧氣中，使用波長為126nm，光強(qiáng)為100W/m2紫外線照射娃片的非待拋光面Imin,使娃片的非待拋光面生成IOnm的氧化娃薄膜11 ；
[0051]其中，氧氣的流量為lOsccm，溫度為300°C，紫外線穿過氧氣的距離為0.5cm ；
[0052](2)將待處理的硅片放入RCA溶液中進(jìn)行清洗；
[0053](3)將待處理的硅片放入TMAH溶液中進(jìn)行單面拋光，拋光溫度為85°C ；
[0054](4)將待處理的硅片放入純水中進(jìn)行清洗；
[0055](5)將待處理硅片放入HF溶液中，去除硅片正面的氧化硅薄膜11 ；
[0056]對比例一
[0057]一種硅片的單面拋光方法，參見圖6?11，具體步驟包括:
[0058](I)將待處理硅片20置于920°C的氧化爐中進(jìn)行氧化，使硅片表面生成厚度為IOnm的氧化膜21 ；
[0059]其中，氧氣的流量為20L/min,氧化時間為30min ;；
[0060](2)在待處理的硅片的待拋光面印刷腐蝕性漿料，腐蝕氧化層；
[0061](3)將待處理的硅片放入純水中，清洗去除腐蝕性漿料；
[0062](4)將待處理的硅片放入RCA溶液中進(jìn)行清洗；
[0063](5)將待處理的硅片放入TMAH溶液中進(jìn)行單面拋光，拋光溫度為85°C ；
[0064](6)將待處理的硅片放入純水中進(jìn)行清洗；
[0065](7)將待處理硅片放入HF溶液中，去除硅片正面的氧化硅薄膜21。
[0066]可見，本發(fā)明的拋光方法，工藝流程簡單快捷，成本低廉，使用本發(fā)明的方法處理后的硅片，拋光面光滑平整，制絨面的絨面保存完好，具有意想不到的技術(shù)效果。
[0067]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種單面拋光方法，用來處理太陽能電池中的硅晶片，其特征在于，所述單面拋光方法包括步驟: 提供一待處理的娃晶片， 將該硅晶片置入氧氣氛圍后，在200-400度的溫度下，對該硅晶片的非待拋光面進(jìn)行紫外線照射，在該紫外線的作用下，氧氣只在所述硅晶片的非待拋光面上與硅反應(yīng)生成一層氧化硅； 將該硅晶片放入拋光溶液進(jìn)行拋光，所述氧化硅形成對所述拋光溶液的阻擋層，使得該拋光溶液只在所述待拋光面上形成拋光效果； 去除非待拋光面上的所述氧化硅層。
2.如權(quán)利要求1所述的單面拋光方法，其特征在于:所述硅基片為經(jīng)過制絨工藝處理過的硅基片，或者所述硅基片為經(jīng)過擴(kuò)散工藝處理過的硅基片。
3.如權(quán)利要求1所述的單面拋光方法，其特征在于:所述紫外線的波長范圍為125nm ?175nm。
4.如權(quán)利要求1所述的單面拋光方法，其特征在于:所述紫外線的光強(qiáng)為30W/m2?300W/m2,紫外線穿過氧氣的距離為0.2?Icm,生產(chǎn)的氧化娃厚度為5nm_50nm。
5.如權(quán)利要求1所述的單面拋光方法，其特征在于:所述氧氣的流量為5sCCm?15sccm,處理時間為IOs?5min。
6.如權(quán)利要求1所述的單面拋光方法，其特征在于:所述拋光溶液為四甲基氫氧化銨溶液。
7.如權(quán)利要求1所述的單面拋光方法，其特征在于:去除氧化硅層時，使用HF溶液作為清洗液。
8.如權(quán)利要求1所述的單面拋光方法，其特征在于:在將硅晶片放入拋光溶液進(jìn)行拋光之前，還包括對該硅基片進(jìn)行清洗的步驟。
9.如權(quán)利要求1所述的單面拋光方法，其特征在于:在去除所述氧化硅之前，還包括對該硅基片進(jìn)行清洗的步驟。
【文檔編號】H01L31/18GK103872183SQ201410133039
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】萬松博, 王栩生, 章靈軍 申請人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司