专利名称：从基板去除污染物质的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及从基板去除污染物质领域，特别涉及水处理和螯合来自硅基板的释放的金属污染物。
背景技术：
在加工光伏(太阳能)基板过程中，经常在光伏(太阳能)基板上沉积多层。例如，在一些光伏(太阳能)基板的制造过程中，一层或更多层经常贴合在光伏(太阳能)基板的一面(例如，通过电镀或物理气相沉积或化学气相沉积)。基板上的金属物质(如铁， 铜)和颗粒的存在导致在随后的制造过程中例如对粘合强度和/或均一性出现问题。例如， 在随后在基板上制造过程中，由于表面污染(颗粒和痕量金属)导致的不良粘连，沉积的膜可能剥落下来，从而导致更多的微粒问题和交叉污染。此外，这些污染物降低太阳能转换效率。轻元素如氧、碳和氮生成用于金属沉淀(如，铁、铬和镍)的作为深陷阱的异相成核中心(heterogeneous nucleation centers)，并是通过减少少数载流子扩散长度从而降低整体电池转换效率的原因[论文INDRADEEP SEN, NCSU，2002]效率降低的原因包括光的不完全吸收或光子能量的一部分作为热散失掉、不完善的连接、在基体内和表面内的复合效应、和串联及并联电阻效应。不是通过“发明”或“智能” 清洗避免杂质，太阳能行业使用各种去疵(gettering)和去除步骤，以尽量减少这些问题。 杂质是缺陷的电气活动的主要因素，因此它们的去除或尽可能减少是最重要的。由于金属杂质在硅能隙中的更深层次的能量水平，它们对寿命有较强的影响。由于金属和非金属杂质点缺陷的相互作用，产生了广延缺陷。重金属，如铁(Fe)、镍(Ni)和铜(Cu)非常快速地扩散进并通过硅基质(例如，一个铁原子在1100°C的扩散速度是大约1 μ m/秒)。一旦在晶体内，孤立的杂质可以作为强大的复合中心或可在晶体缺陷处沉淀，和结合的缺陷作为有效的复合位点。广延晶体缺陷的复合属性主要通过金属杂质修饰特定缺陷来进行限定。因此， 如果缺陷位于交界处附近或在交界处的一个或两个扩散长度内的区域中，如果这些缺陷用金属修饰，可以导致设备的Voc (开路电压，open circuit voltage)急剧下降。减少甚至阻止不从有源器件区域去除这些金属杂质或不赋予它们电不活跃的光伏性能。用于光伏硅的全球缺陷模型表明造成整体电池效率降低的金属杂质和晶体缺陷之间的牢固关系。有效寿命在很大程度上由铁浓度限制。[Direct correlation of transition metal impurities and minority carrier recombination in multicrystal 1 ine silicon，，，Scott A. McHugo and A. C. Thompson, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720,Perichaud and S. Martinuzzi，Appl. Phys. Lett. 72，3482(1998) ；DOI 10.1063/1. 121673]
已经提出对这个问题的解决方案，已表明过渡金属杂质和少数载流子复合存在直接关联。其它解决方案表明更密集清洗具有朝向性能改善的倾向。用更彻底的清洗，有效的自由电子寿命已知得到增加。此外，在临近集电槽的PN交界区域中以足够高浓度存在的金属(即沉淀集群)可以在界面附近捕获电荷，在带间固定费米能级O^ermi level)，并有助于降低势垒高度。各种金属进入硅以减少光伏活动的扩散对于金属是热力学上微不足道的障碍。除了铁，这些金属还包括铜、锰、铬和镍。因此，对提供从基板特别是光伏基板良好去除杂质的清洗方法和组合物存在需要[S.Keipert et al. ,23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition,l_5September 2008, Valencia, Spain]。
发明内容
本发明提供了一种用于从基板去除污染金属以改善电气性能的方法。阳离子金属已知对绝缘体或半导体基板的电气性能是特别有害的。该方法包括将绝缘体或半导体基板接触下列结构式的至少一种化合物的水性溶液
权利要求
1.一种用于从绝缘体或半导体基板去除污染金属以改善电气性能的方法，其特征在于，包括将基板接触下列结构式的至少一种化合物的水性溶液
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在接触步骤之前或同时从基板去除原生氧化物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中结构式I的化合物以5至 IOOOppm之间的浓度存在，并至少一个X是NR4。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中结构式I的化合物是乙二胺二琥珀酸，X在三种情况下是NR4,化合物以10至500ppm之间的浓度存在。
5.根据权利要求1-4所述的方法，其特征在于，其中所述水性溶液含有至少一种过氧化物或无机酸。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述水性溶液是SCl或SC2。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述无机酸是氯化氢的、含氮的或含氟化氢的。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述水性溶液是一种碱。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中所述碱是氢氧化钾或氢氧化铵。
10.根据权利要求1-9所述的方法，其特征在于，其中所述基板是硅，污染金属是铁。
11.一种用于从硅基板去除污染金属的方法，其特征在于，包括从原生硅基板去除原生氧化物；去除原生氧化物后用包括下列结构式的至少一种化合物的水性碱性溶液进行基体蚀刻和表面粗糙化
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中结构式I的化合物以5至IOOOppm 之间的浓度存在。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，其中结构式I的化合物是乙二胺二琥珀酸，X在三种情况下是NR4，化合物以10至500ppm之间的浓度存在。
14.根据权利要求11-13所述的方法，其特征在于，其中所述水性溶液含有至少一种过氧化物或无机酸。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其中所述水性溶液是SCl或SC2。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其中所述无机酸是氯化氢的、含氮的或含氟化氢的。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述水性溶液是一种碱。
18.一种用于制备从绝缘体或半导体基板去除污染金属以改善电气性能的溶液的试剂盒，其特征在于，包括一种下列结构式的至少一种化合物的1-20总重量百分比的浓水剂
19.根据权利要求18所述的试剂盒，其特征在于，其中结构式I的化合物以5至 IOOOppm之间的浓度存在。
全文摘要
本发明提供了一种用于从基板去除污染金属以改善电气性能的方法。阳离子金属已知对绝缘体或半导体基板的电气性能是特别有害的。该方法包括将基板接触下列结构式(1)的至少一种化合物的水性溶液其中，n在每种情况中是独立的0和6之间的整数值，X在每种情况中是独立的H、NR4、锂、钠或钾，以及至少一个X是NR4；R在每种情况中是独立的H或C1-C6烷基，以改善基板的电气性能。一种用于制备这种溶液的试剂盒包括1-20总重量百分比的结构式(I)的至少一种化合物的浓水剂。该试剂盒还提供了用于浓水剂稀释以形成该溶液的操作指南。
文档编号C11D7/32GK102405276SQ201080017053
公开日2012年4月4日 申请日期2010年4月8日 优先权日2009年4月8日
发明者戴夫·博林, 杰夫·法伯, 赫尔穆特·特雷克尔 申请人:太阳索尼克斯公司