硅片的湿法刻蚀方法及太阳能电池的生产方法与流程

本发明属于太阳能光电利用领域，特别涉及一种硅片的湿法刻蚀方法及太阳能电池的生产方法。

背景技术：

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中，大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。为此，人们研制和开发了太阳能电池。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化为电能的装置。现阶段以广电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，其原理为太阳光照在半导体PN结上，形成新的空穴-电子对，在PN结电场的作用下，光生空穴由N区流向P区，光电子由P区流向N区，接通电路后形成电流。由于各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池为人类未来大规模利用太阳能开辟了广阔的前景。

根据材料的不同，太阳能电池可以分为硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米太阳能电池及有机太阳能电池等，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的太阳能电池，在应用中居主导地位。

制造硅太阳能电池的一般方法是：首先将表面干净的P型或者N型硅片首先经过制绒工序形成绒面结构；其次在硅片表面扩散制结，形成N+或者P+的发射极，经过湿法刻蚀去掉硅片侧面和背面的扩散层；然后在其正表面再形成一层具有减反射功能的SiN薄膜；最后在硅片正背面分别制作金属电极，经过烧结过程形成晶硅太阳能电池。

其中，扩散制结时产生杂质磷或硼，磷或硼会不可避免的扩散至硅片侧面和背面，最终导致短路。因此，必须对太阳能电池硅片侧面和背面的掺杂硅进行刻蚀，以去除硅片侧面和背面的扩散层。同时扩散制结还会在扩散层表面形成磷硅或硼硅玻璃，影响电池效率，因此也需要去除。湿法刻蚀一般采用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合液去除硅片各个表面的磷硅或硼硅玻璃并且去除电池侧面和背面的扩散层。请参阅图1，由于磷硅或硼硅玻璃具有亲水性，当硅片在氢氟酸、硝酸和硫酸的混合液中进行刻蚀时，所述硅片11的边缘会生成一种暗黑色的多孔硅12，随着反应的进行，所述多孔硅12的面积不断扩大，从而在所述硅片11的四周形成一条蚀刻痕13(etchmark)；当所述蚀刻痕13达到一定的宽度后，会对所述硅片11的良率和效率产生不良影响。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种硅片的湿法刻蚀方法及太阳能电池的生产方法，用于解决现有技术中采用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合液去除磷硅或硼硅玻璃时，由于磷硅或硼硅玻璃具有亲水性，容易在硅片边缘形成多孔硅，进而会在硅片四周形成刻蚀痕，从而对硅片的良率和效率产生不良影响的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硅片的湿法刻蚀方法，包括以下步骤：

1)使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗；

2)使用去离子水对步骤1)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗；

3)将步骤2)得到的所述硅片进行表面干燥；

4)使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对步骤3)得到的所述硅片的侧面和背面进行刻蚀。

作为本发明的硅片的湿法刻蚀方法的一种优选方案，步骤1)中，所述氢氟酸和硝酸的混合溶液中氢氟酸与硝酸的质量浓度百分比为5:1～10:1。

作为本发明的硅片的湿法刻蚀方法的一种优选方案，步骤1)中，在独立的槽式设备中对扩散制节后得到的所述硅片的各个表面进行润洗，所述槽式设备中具有多个滚轮，扩散制节后得到的所述硅片以漂浮的方式通过所述槽式设备。

作为本发明的硅片的湿法刻蚀方法的一种优选方案，步骤1)中，润洗的时间小于或等于10秒。

作为本发明的硅片的湿法刻蚀方法的一种优选方案，步骤4)之后，还包括使用去离子水对步骤4)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗，并对所述硅片进行表面干燥的步骤。

作为本发明的硅片的湿法刻蚀方法的一种优选方案，采用喷淋或润洗的方式对所述硅片的各个表面进行冲洗。

作为本发明的硅片的湿法刻蚀方法的一种优选方案，采用烘干或甩干的方式对所述硅片表面进行干燥。

作为本发明的硅片的湿法刻蚀方法的一种优选方案，在链式设备或槽式设备中对所述硅片的各个表面进行冲洗。

本发明还提供一种太阳能电池的生产方法，所述太阳能电池的生产方法包括以下步骤：

1)提供检测合格的硅片；

2)对所述硅片进行表面制绒；

3)在表面制绒后的所述硅片内进行扩散制结；

4)采用如权利要求1至8中任一项所述的硅片的湿法刻蚀方法对步骤3)得到的所述硅 片进行湿法刻蚀；

5)在步骤4)得到的所述硅片正面镀减反射膜；

6)在所述硅片的正面及所述硅片的背面制作电极；

7)将步骤6)得到的所述硅片进行烧结。

作为本发明的太阳能电池的生产方法的一种优选方案，在步骤1)与步骤2)之间，还包括对所述硅片表面进行清洗的步骤。

本发明的一种硅片的湿法刻蚀方法及太阳能电池的生产方法的有益效果为：本发明的硅片的湿法刻蚀方法首先使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗，然后再使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对硅片进行湿法刻蚀，先使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗，亲水性的磷硅或硼硅玻璃会在富HF的氢氟酸和硝酸的混合溶液中被迅速刻蚀掉，使得硅片的四周呈现斥水性，再使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对硅片进行湿法刻蚀时，混合溶液很难再出现“爬液”现象，不会在硅片边缘多孔硅，更不会在硅片四周形成刻蚀痕，从而提高了硅片的良率和效率。

附图说明

图1显示为现有技术中硅片扩散制结后采用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合液湿法清洗在硅片表面产生刻蚀痕的示意图。

图2显示为本发明的硅片的湿法刻蚀方法的流程图。

图3显示为本发明的太阳能电池的生产方法的流程图。

元件标号说明

11 硅片

12 多孔硅

13 刻蚀痕

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明 的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图2，本发明提供一种硅片的湿法刻蚀方法，所述硅片的湿法刻蚀方法包括以下步骤：

1)使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗；

2)使用去离子水对步骤1)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗；

3)将步骤2)得到的所述硅片进行表面干燥；

4)使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对步骤3)得到的所述硅片的侧面和背面进行刻蚀。

在步骤1)中，请参阅图2中的S1步骤，使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗。

作为示例，所述氢氟酸和硝酸的混合溶液中氢氟酸与硝酸的质量浓度百分比为5:1～10:1。所述混合溶液中，氢氟酸的浓度较高，使得所述混合溶液为富HF体系，在使用所述混合溶液对所述硅片进行润洗时，可以使得所述硅片在扩散制结时产生的亲水性的磷硅或硼硅玻璃被迅速刻蚀掉，使得硅片的四周呈现斥水性，在后续使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对硅片进行湿法刻蚀时，氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液很难再出现“爬液”现象，不会在硅片边缘多孔硅，更不会在硅片四周形成刻蚀痕，从而提高了硅片的良率和效率。

作为示例，使用所述氢氟酸和硝酸的混合溶液对所述硅片的各个表面进行润洗的时间可以根据工艺需要进行设定，优选地，本实施例中，使用所述氢氟酸和硝酸的混合溶液对所述硅片的各个表面进行润洗的时间小于或等于10秒。

作为示例，使用所述氢氟酸和硝酸的混合溶液对所述硅片的各个表面进行润洗的设备没有特殊限定，可以为槽式设备，也可以为链式设备，优选地，本实施例中，所述润洗的设备为槽式设备。所述槽式设备中具有多个滚轮，扩散制节后得到的所述硅片以漂浮的方式通过所述槽式设备。

需要说明的是，该步骤中的所述槽式设备为独立的槽体，需要独立的药液(即氢氟酸和硝酸的混合溶液)循环系统和药液添加系统。

在步骤2)中，请参阅图2中的S2步骤，使用去离子水对步骤1)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗。

作为示例，可以采用喷淋的方式对所述硅片的各个表面进行冲洗，也可以采用润洗的方 式对所述硅片的各个表面进行冲洗。

作为示例，使用去离子水对步骤1)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗的时间可以根据实际工艺需要进行设定，优选地，本实施例中，使用去离子水对步骤1)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗的时间可以为但不仅限于1分钟～3分钟。

作为示例，使用去离子水对步骤1)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗的设备没有特殊限定，可以为槽式设备，也可以为链式设备。该步骤的作用为将步骤1)中润洗后硅片表面残留的所述氢氟酸和硝酸的混合溶液去除。

在步骤3)中，请参阅图2中的S3步骤，将步骤2)得到的所述硅片进行表面干燥。

作为示例，可以采用烘干的方式对所述硅片进行表面干燥，也可采用甩干的方式对所述硅片进行表面干燥。所述干燥的程度优选为没有水痕。

在步骤4)中，请参阅图2中的S4步骤，使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对步骤3)得到的所述硅片的侧面和背面进行刻蚀。

作为示例，使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对步骤3)得到的硅片的侧面和背面进行刻蚀与现有的硅片湿法刻蚀方法一致，可按照本领域技术人员熟知的方法进行，此处不再累述。该步骤的作用为去除所述硅片侧面和背面的掺杂硅进行刻蚀，以去除所述硅片侧面和背面的扩展层，从而防止太阳能电池漏电情况的发生。

在步骤4)之后，还包括使用去离子水对步骤4)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗，并对所述硅片进行表面干燥的步骤。

作为示例，可以采用喷淋的方式对所述硅片的各个表面进行冲洗，也可以采用润洗的方式对所述硅片的各个表面进行冲洗。使用去离子水对步骤4)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗的时间可以根据实际工艺需要进行设定，优选地，本实施例中，使用去离子水对步骤4)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗的时间可以为但不仅限于1分钟～3分钟。使用去离子水对步骤4)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗的设备没有特殊限定，可以为槽式设备，也可以为链式设备。该步骤的作用为将步骤4)中湿法刻蚀后硅片表面残留的所述氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液去除。

作为示例，可以采用烘干的方式对所述硅片进行表面干燥，也可采用甩干的方式对所述硅片进行表面干燥。所述干燥的程度优选为没有水痕。

本发明的硅片的湿法刻蚀方法首先使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗，然后再使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对硅片进行湿法刻蚀，先使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗，亲水性的磷硅或硼硅玻璃会在富HF的氢氟酸和硝酸的混合溶液中被迅速刻蚀掉，使得硅片的四周呈现 斥水性，再使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对硅片进行湿法刻蚀时，混合溶液很难再出现“爬液”现象，不会在硅片边缘多孔硅，更不会在硅片四周形成刻蚀痕，从而提高了硅片的良率和效率。

实施例二

请参阅图3，本发明提供一种太阳能电池的生产方法，所述太阳能电池的生产方法包括以下步骤：

1)提供检测合格的硅片；

2)对所述硅片进行表面制绒；

3)在表面制绒后的所述硅片内进行扩散制结；

4)采用如实施例一中任一方案所述的硅片的湿法刻蚀方法对步骤3)得到的所述硅片进行湿法刻蚀；

5)在步骤4)得到的所述硅片正面镀减反射膜；

6)在所述硅片的正面及所述硅片的背面制作电极；

7)将步骤6)得到的所述硅片进行烧结。

在步骤1)中，请参阅图3中的S1步骤，提供检测合格的硅片。

作为示例，在所述太阳能电池的生产方法中，需要对提供的硅片进行检测，对所述硅片进行检测包括对所述硅片的表面平整度、少子寿命、电阻率、P/N型和微裂纹等技术参数进行检测，并进行相应的分类或挑选，得到表面平整、没有微裂纹的合格的硅片。

在步骤2)中，请参阅图3中的S2步骤，对所述硅片进行表面制绒。

作为示例，在对所述硅片进行表面制绒之前，还包括对所述硅片表面进行清洗的步骤，用以去除所述硅片表面的缺陷，譬如，所述硅片表面经过线锯表面凹凸不平、表面存在看不出的油脂或生长晶体过程中形成的杂质等等。

作为示例，可以使用但不仅限于碱溶液(譬如KOH溶液)腐蚀所述硅片的表面，形成类“金字塔”状的绒面，制作有绒面的一侧为所述硅片的正表面。对所述硅片进行表面制绒的作用是去除所述硅片表面的机械损伤层和氧化层，形成绒面，在所述硅片表面形成有效增强硅片对入射太阳光的吸收，从而增加光的吸收，提高电池的短路电流和转换效率。

在步骤3)中，请参阅图3中的S3步骤，在表面制绒后的所述硅片内进行扩散制结。

作为示例，在表面制绒后的所述硅片内进行扩散制结过程可以按照本领域技术人员所熟知的方法进行，其作用为形成PN结，使得电子和空穴在流动后不再回到原处，从而形成电流。

在步骤4)中，请参阅图3中的S4步骤，采用如实施例一中任一方案所述的硅片的湿法 刻蚀方法对步骤3)得到的所述硅片进行湿法刻蚀。

作为示例，对步骤3)得到的所述硅片进行湿法刻蚀的方法详见实施例一，此处不再累述。

在步骤5)中，请参阅图3中的S5步骤，在步骤4)得到的所述硅片正面镀减反射膜。

作为示例，可以采用化学气相沉积法或物理气相沉积法在所述硅片正面镀减反射膜，所述减反射膜可以为但不仅限于SiN。在步骤4)得到的所述硅片正面镀减反射膜的作用为对电池进行钝化，钝化可以去除电池表面的悬空键和降低表面态，从而降低表面复合损失，提高太阳能电池的光电转换效率。

在步骤6)中，请参阅图3中的S6步骤，在所述硅片的正面及所述硅片的背面制作电极。

作为示例，可以采用现有任一种制作电极的工艺在所述硅片的正面及所述硅片的背面制作所述电极，优选地，本实施例中，采用丝网印刷工艺在所述硅片的正面及所述硅片的背面制作所述电极。

作为示例，所述电极可以为但不仅限于铝电极。在所述硅片的正面及所述硅片的背面制作所述电极的目的为将光照下产生的电流导出。

在步骤7)中，请参阅图3中的S7步骤，将步骤6)得到的所述硅片进行烧结。

作为示例，对所述硅片进行烧结的工艺为本领域技术人员所熟知，此处不再累述。将步骤6)得到的所述硅片进行烧结的作用为使制作在所述硅片的正面及所述硅片的背面的电极与硅片形成良好的欧姆接触，从而提高开路电压和短路电流，并使其具有牢固的附着力与良好的可焊性。

综上所述，本发明提供一种硅片的湿法刻蚀方法及太阳能电池的生产方法，所述硅片的湿法刻蚀方法包括以下步骤：1)使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗；2)使用去离子水对步骤1)得到的所述硅片的各个表面进行冲洗；3)将步骤2)得到的硅片进行表面干燥；4)使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对步骤3)得到的硅片的侧面和背面进行刻蚀。本发明的硅片的湿法刻蚀方法首先使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗，然后再使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对硅片进行湿法刻蚀，先使用氢氟酸和硝酸的混合溶液对扩散制节后得到的硅片的各个表面进行润洗，亲水性的磷硅或硼硅玻璃会在富HF的氢氟酸和硝酸的混合溶液中被迅速刻蚀掉，使得硅片的四周呈现斥水性，再使用氢氟酸、硝酸和硫酸的混合溶液对硅片进行湿法刻蚀时，混合溶液很难再出现“爬液”现象，不会在硅片边缘多孔硅，更不会在硅片四周形成刻蚀痕，从而提高了硅片的良率和效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。