生产。
[0036]整个工艺流程如图2至图6所示。硅材料选用半导体工业所使用的硅片，厚度
0.2-0.5毫米，P型，电阻率为1-3 Ω.cm，表面为单面抛光(抛光面为正面，未抛光面为背面)。这种选择性纳米织构化硅光电池的制作方法包括以下步骤:
[0037]第一，以热扩散的方法制作P-N结结构，液态三氯氧磷被氮气携带进入扩散炉炉腔内，磷原子在高温时由于热扩散运动进入硅片，在硅片正面、背面及侧面形成P-N结，如图2所示。扩散条件为:在850度扩散炉内，通入携带三氯氧磷的氮气lOOsccm，扩散13分钟，形成P-N结，方块电阻为30 Ω / 口，结深约为400纳米。
[0038]第二，采用等离子体刻蚀的方法去除硅片背面及侧面的P-N结结构，用氢氟酸去除硅片硅片正面的二氧化硅层，如图3所示。
[0039]第三，利用镂空金属掩膜镀膜技术制备金属栅极。将带有电极图形结构的镂空金属掩膜覆盖在硅片正表面，用热蒸发的方法在硅片正表面蒸发I微米厚的钛银层作为金属栅线电极，硅片背面全部用热蒸发的方法制备200纳米厚的铝背电极层，如图4所示。
[0040]第四，硅片放入真空镀膜腔体内，热蒸发氯化铯薄膜，膜厚100纳米。氯化铯薄膜镀完后，向腔体内通入一定湿度的气体，保持腔体内相对湿度为35%，30分钟，氯化铯在湿度气体作用下发生团聚，在硅片表面(裸露的硅及钛银电极层表面)形成一个个类似水滴的纳米氯化铯半岛结构，平均直径为150纳米，如图5所示。以氯化铯岛结构为掩膜，利用等离子体刻蚀技术刻蚀硅，将氯化铯结构转移到硅表面上，刻蚀条件为=SF6: C4F8:He =60:150:1Osccm,工作压强4Pa，激励功率400瓦，偏压功率为30瓦，刻蚀时间30秒。硅表面刻蚀完成后，将样品放入去离子水中浸泡2分钟，即可将残余的氯化铯溶解掉。由于刻蚀气体不能与钛银金属发生反应，刻蚀过程对钛银金属层无明显影响，并且钛银层的覆盖对硅起到了保护作用，不能形成纳米柱结构，因此只有在硅片表面没有钛银层的区域制备得到纳米柱状织构化，硅纳米柱结构平均直径约为100纳米，高度约为300纳米，而钛银金属层无明显影响，如图6所示。
[0041 ] 第五，高温烧结，700度保持5分钟，使金属栅线电极与硅片形成良好的欧姆接触。至此完成选择性纳米织构化硅光电池的制作，即栅线电极(钛银层)覆盖在光滑的硅表面，没有刻蚀纳米柱阵列，增加欧姆接触，减少晶格缺陷。在除栅线以外的区域制备了纳米柱阵列，起到吸收入射光，减小反射的效果。
[0042]图7为平均直径约为100纳米，高度约为300纳米的纳米柱阵列的SEM图。
[0043]实施例
[0044]步骤1，将清洁的娃片放在850度扩散炉内，通入携带三氯氧磷的氮气lOOsccm，扩散13分钟，形成P-N结，方块电阻为30 Ω / 口，结深约为400纳米。
[0045]步骤2，将步骤I的硅片用等离子体刻蚀的方法去除背面及侧面的P-N结结构。硅片背面朝上，正面被保护，刻蚀条件为SF6 = He = 120:10sCCm，工作压强4Pa，激励功率500瓦，偏压功率为30瓦，刻蚀时间5分钟。
[0046]步骤3，将步骤2的硅片用稀释的氢氟酸(质量分数为5% )浸泡5分钟，去除硅片表面的二氧化娃层。
[0047]步骤4，将带有电极图形结构的镂空金属掩膜覆盖在步骤3的硅片的正表面，用热蒸发的方法在正表面蒸发I微米厚的钛/银电极层，硅片背面蒸发制备200纳米厚的铝电极层。
[0048]步骤5，将步骤4的娃片放入真空镀膜腔体内，热蒸发氯化铯薄膜，膜厚100纳米。氯化铯薄膜镀完后，向腔体内通入一定湿度的气体，保持腔体内相对湿度为35%，30分钟，在硅片表面(硅及钛银电极层表面)形成一个个类似水滴的纳米氯化铯半岛结构，平均直径为150纳米。
[0049]步骤6，将步骤5的表面有钛银电极层及氯化铯岛结构的硅片放入等离子体刻蚀机的刻蚀腔体内，刻蚀工艺参数为压强4Pa，刻蚀气体SF6:C4Fs:He = 60:150: lOsccm，激励功率400瓦，偏压功率为30瓦，刻蚀时间30秒。
[0050]步骤7，将步骤6的硅片取出后放入去离子水中，浸泡2分钟，使硅片上剩余的氯化铯溶解。在硅片表面没有钛银层的区域制备得到纳米柱状织构化，硅纳米柱结构平均直径约为100纳米，高度约为300纳米。
[0051 ] 步骤8，高温烧结，700 0C，5分钟，形成良好的欧姆接触。
[0052]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种制作选择性纳米织构化娃光电池的方法，其特征在于，该选择性纳米织构化娃光电池是仅在除金属栅线电极以外区域的硅片被纳米织构化，在金属栅线电极覆盖下的硅片保持完好硅结构，没有刻蚀纳米柱阵列；该方法包括: 步骤1:对硅片进行三氯氧磷扩散，在硅片正面、背面及侧面形成P-N结结构； 步骤2:去除硅片背面及侧面的P-N结结构，并去除硅片正面的二氧化硅层； 步骤3:在硅片正面蒸镀钛银层形成金属栅线电极，并在硅片背面形成铝背电极层； 步骤4:在形成有金属栅线电极的硅片表面生长氯化铯薄膜，显影后在金属栅线电极之上及未被金属栅线电极覆盖的硅片表面形成氯化铯纳米圆岛结构，然后以氯化铯纳米圆岛结构为掩膜刻蚀硅片，将氯化铯纳米圆岛结构转移到硅表面上，去除氯化铯纳米圆岛结构，在未被金属栅线电极覆盖的硅片表面获得硅纳米柱状结构； 步骤5:高温烧结，使金属栅线电极与硅片形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的制作选择性纳米织构化硅光电池的方法，其特征在于，所述硅片采用P型硅片，厚度0.2-0.5毫米，电阻率为1-3 Ω.cm，表面为单面抛光，抛光面为正面，未抛光面为背面。3.根据权利要求1所述的制作选择性纳米织构化硅光电池的方法，其特征在于，步骤I中所述对硅片进行三氯氧磷扩散采用热扩散的方法实现，热扩散条件为:在850度扩散炉内，通入携带三氯氧磷的氮气lOOsccm，扩散13分钟，形成P-N结，方块电阻为30 Ω / □，结深约为400纳米。4.根据权利要求1所述的制作选择性纳米织构化硅光电池的方法，其特征在于，步骤2中所述去除硅片背面及侧面的P-N结结构采用等离子体刻蚀的方法实现，所述去除硅片正面的二氧化硅层采用氢氟酸实现。5.根据权利要求1所述的制作选择性纳米织构化硅光电池的方法，其特征在于，步骤3中所述在硅片正面蒸镀钛银层采用真空镀膜的方法实现，所述在硅片背面形成铝背电极层采用真空镀膜的方式实现。6.根据权利要求5所述的制作选择性纳米织构化硅光电池的方法，其特征在于，所述在硅片正面蒸镀钛银层采用真空镀膜的方法实现，是利用镂空金属掩膜镀膜技术在硅片正面制备金属栅极，首先将带有电极图形结构的镂空金属掩膜覆盖在硅片正面，然后采用热蒸发的方法在硅片正面蒸发I微米厚的钛银层作为金属栅线电极。7.根据权利要求5所述的制作选择性纳米织构化硅光电池的方法，其特征在于，所述在硅片背面形成铝背电极层采用真空镀膜的方式实现，是在硅片背面采用热蒸发的方法制备200纳米厚的铝背电极层。8.根据权利要求1所述的制作选择性纳米织构化硅光电池的方法，其特征在于，所述步骤4包括: 将形成有金属栅线电极的硅片放入真空镀膜腔体内，热蒸发氯化铯薄膜，膜厚100纳米；氯化铯薄膜镀完后，向腔体内通入一定湿度的气体，保持腔体内相对湿度为35%，30分钟，氯化铯在湿度气体作用下发生团聚，在金属栅线电极之上及未被金属栅线电极覆盖的硅片表面形成一个个类似水滴的纳米氯化铯半岛结构，平均直径为150纳米；以氯化铯岛结构为掩膜，利用等离子体刻蚀技术刻蚀硅，将氯化铯结构转移到硅表面上，刻蚀条件为:SF6:C4F8 = He = 60:150:1Osccm,工作压强4Pa，激励功率400瓦，偏压功率为30瓦，刻蚀时间30秒；硅表面刻蚀完成后，将样品放入去离子水中浸泡2分钟，将残余的氯化铯溶解掉，在未被金属栅线电极覆盖的硅片表面获得硅纳米柱状结构，硅纳米柱结构平均直径为100纳米，高度为300纳米。9.根据权利要求1所述的制作选择性纳米织构化硅光电池的方法，其特征在于，步骤5中所述高温烧结，是在700摄氏度保持5分钟，使金属栅线电极与硅片形成欧姆接触。
【专利摘要】本发明公开了一种制作选择性纳米织构化硅光电池的方法，包括：对硅片进行三氯氧磷扩散形成P-N结结构；去除硅片背面及侧面的P-N结结构；在硅片正面蒸镀钛银层形成金属栅线电极，并在硅片背面形成铝背电极层；在金属栅线电极之上及未被金属栅线电极覆盖的硅片表面形成氯化铯纳米圆岛结构，以氯化铯纳米圆岛结构为掩膜刻蚀硅片，将氯化铯纳米圆岛结构转移到硅表面上，去除氯化铯纳米圆岛结构，在未被金属栅线电极覆盖的硅片表面获得硅纳米柱状结构；高温烧结，使金属栅线电极与硅片形成欧姆接触。本发明相对于常规方法减少了紫外光刻及套刻等步骤，工艺程序简单很多，成本随之降低，工艺难度也有所降低，更加适合工业生产。
【IPC分类】H01L31/0224, H01L31/18
【公开号】CN105006495
【申请号】CN201510346116
【发明人】刘静, 伊福廷, 张天冲, 王波, 张新帅, 孙钢杰
【申请人】中国科学院高能物理研究所
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月19日