专利名称：一种用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法
技术领域：
本发明涉及一种用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法，属于太阳电池领域。
背景技术：
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在所有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳电池中，晶体硅太阳电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时晶体硅太阳电池相比其他类型的太阳能电池有着优异的电学性能和机械性能，因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。目前，常规的晶体硅太阳能电池片的生产工艺包括制绒，扩散，绝缘，镀膜，丝印烧结。其中，扩散工艺目的是使P原子替位Si原子，多出一个电子使该区域的Si呈现N型。 当表面P浓度过高时，多余的P原子存在于Si原子中间形成填隙原子，并引起位错等缺陷，这些填隙原子、位错、缺陷对非但对电流无任何贡献，而且可以大量复合光生载流子，导致Isc (短路电流)、V。。(开路电压)下降，进而导致太阳能电池的转换效率降低。这些磷被称为非活性磷，该表层区域由于光被吸收所产生的载流子寿命太短，在扩散到P-N结之前就被复合，所以对电池效率没有贡献，又被称之为“死层”。目前，去除硅片上的非活性磷(即扩散死层)基本有二种方法，一是通过调整扩散工艺来减少死层的产生；但该方法较难实现。二是通过化学腐蚀的方法将硅片表面非活性磷存在的硅层进行腐蚀，从而达到去除非活性磷的目的。目前，化学腐蚀的方法通常采用强碱(例如K0H、Na0H等)溶液或者HNO3和HF的混合液腐蚀硅片达到去除非活性磷的目的。然而，强碱溶液容易造成抛光的效果，且即便是稀释液，反应速率仍较快，腐蚀深度难以控制。而采用HNO3和HF的混合液会产生有毒的氮氧化物气体，加重太阳能电池片生产中的污染且对设备的密封性提出较高要求，且该清洗液的腐蚀存在一个反应激活和自催化的过程，反应速度先慢后快，不易控制。因此，开发一种稳定、无污染的用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法，具有积极的现实意义。
发明内容
本发明目的是提供一种用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法，包括如下步骤
(1)配置清洗液将HF溶液和H2O2溶液进行混合，然后用碱液调节pH值，使其pH值控制在2飞之间，即可得到清洗液；
其中，HF和H2O2的摩尔比为I :2 8，清洗液中HF的摩尔浓度为10 40 mo I/L ；
(2)将待处理的硅片放入上述清洗液中进行清洗，使清洗后的硅片的方块电阻提升5 10欧姆/sq ；清洗温度为2(T25°C，清洗时间为IOOlOO秒。上文中，所述步骤(2)中待处理的硅片是指磷扩散后的硅片，其可以事先去除磷硅玻璃或不去除磷硅玻璃。用碱液调节pH值，使其控制pH在2飞之间，一是为了稳定H2O2，避免H2O2在反应中的大量分解，导致H2O2浓度下降；二是为了控制反应速度，保证硅片在镀氮化硅减反射膜后的表面状况良好。上述清洗时间可根据硅片的方阻进行调整，非活性磷是否去除根据磷扩散浓度测试结果来判断，也可以通过方块电阻来表征。由于HF较易挥发，H2O2也容易自分解，所以清洗液需现用现配，并注意避光。优选的技术方案，所述步骤(I)中的碱液为氢氧化铵。采用NH4OH来调节，一是为 了调控清洗液与硅片的反应速度，二是为了尽可能的保证H2O2的稳定，同时可与HF形成缓冲溶液，保证溶液环境的PH值。优选的技术方案，所述步骤(I)中，用碱液调节pH值，使其pH值控制在2 4之间。本发明选用H2O2和HF作为清洗液，其中H2O2可将硅氧化成二氧化硅，HF则可将氧化层去掉；通过将硅片氧化和去氧化的过程，将硅进行一层一层的剥离，达到腐蚀的效果，进而将非活性磷去除。本发明的反应方程式如下
H202+Si==Si02+H2
Si02+6HF==H2SiF6+2H20
本发明的清洗液的浓度和清洗时间可以根据实际情况进行调节，对于等离子刻蚀后的硅片，由于表面存在氧化硅，需要清洗的硅层较厚，可以通过加大试剂浓度或延长清洗时间来达到清洗目的；而对于去磷硅玻璃(PSG)后的硅片，可适当降低HF与H2O2的体积比，或减少酸洗时间来控制方块电阻。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点
I.本发明开发了一种电池片的清洗方法，利用了氧化和去氧化结合的方法，可以较好地控制反应速度，从而易于控制腐蚀深度；同时，本发明的清洗液不会引入其他金属或有机杂质，反应后硅片表面易于清洗。2.本发明采用NH4OH来调节清洗液的pH值，可与HF形成缓冲溶液，保证溶液环境的PH值；试验证明在酸洗液不做变动并连续进行硅片清洗的情况下，IOh内可保证相同清洗时间的硅片方块电阻的变化值，即清洗液活性的稳定性；这是因为H2O2和HF都是弱酸，在溶液中存在电离平衡，随清洗的进行，H2O2和HF电离度加大，但解离出的离子的浓度几乎不变，进而保证清洗效果。3.本发明的清洗液的制备方法简单，易于实现，且成本较低，适于工业化应用。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述
实施例一
一种用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法，包括如下步骤
(I)配置清洗液在槽式清洗机中配制HF和H2O2的混合液，将质量分数为49%的HF和质量分数为30%的H2O2混合，两者体积比为1: 3，并用NH4OH调节清洗液，使其pH在2 4之间，避光；
(2)将等离子刻蚀后的硅片放入上述清洗液中进行清洗，期间清洗液注意避光，因为H2O2见光易分解，反应温度为25°C ;清洗时间根据初始方块的大小控制在15(T200秒之间，然后用去离子水将硅片进行清洗后甩干。本实施例使用电阻率为0. 5 3 cm，尺寸为156mmX156mm的多晶硅片，进行制绒，扩散和等离子刻蚀后，测其方块电阻为6(T70欧姆/sq ；
清洗后进行四探针方块电阻测量和ECV磷浓度测试，结果为方块电阻可上升5 10欧姆/sq,将娃片腐蚀掉1(T30 nm的厚度。将上述清洗后的硅片镀氮化硅减反射膜、丝网印刷和烧结后，进行效率测试，并与未经清洗的常规电池片相比，结果证明清洗后的硅片在开路电压(V。。)和短路电流(Is。)上会有所提升，V。。可提高广3 mV，Is。可提高5(T80 mA，在烧结温度不做变动的情况下，填 充因子会略有下降，下降0. ro. 3之间，电池片的转换效率可提高0. 19T0. 2%。
权利要求
1.一种用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)配置清洗液将HF溶液和H2O2溶液进行混合，然后用碱液调节pH值，使其pH值控制在2飞之间，即可得到清洗液； 其中，HF和H2O2的摩尔比为I :2 8，清洗液中HF的摩尔浓度为10 40 mo I/L ； (2)将待处理的硅片放入上述清洗液中进行清洗，使清洗后的硅片的方块电阻提升5 10欧姆/sq ； 清洗温度为2(T25°C，清洗时间为KKT200秒。
2.根据权利要求I所述的用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法，其特征在于所述步骤(I)中的碱液为氢氧化铵。
3.根据权利要求I所述的用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法，其特征在于所述步骤⑴中，用碱液调节PH值，使其pH值控制在2 4之间。
全文摘要
本发明公开了一种用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法，包括如下步骤(1)配置清洗液将HF溶液和H2O2溶液进行混合，然后用碱液调节pH值，使其pH值控制在2~5之间，即可得到清洗液；其中，HF和H2O2的摩尔比为12~8，清洗液中HF的摩尔浓度为10~40mol/L；(2)将待处理的硅片放入上述清洗液中进行清洗，使清洗后的硅片的方块电阻提升5~10欧姆/sq。本发明开发了一种电池片的清洗方法，利用了氧化和去氧化结合的方法，可以较好地控制反应速度，从而易于控制腐蚀深度；同时，本发明的清洗液不会引入其他金属或有机杂质，反应后硅片表面易于清洗。
文档编号B08B3/08GK102716867SQ20121020735
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者刘经伟, 章灵军, 贺文慧, 辛国军 申请人:苏州阿特斯阳光电力科技有限公司, 阿特斯(中国)投资有限公司