本发明涉及一种晶体硅片的刻蚀方法，属于太阳能电池
技术领域：
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背景技术：
：常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。其中，晶体硅太阳能电池由于丰富的硅储量得到了广泛应用。现有的晶体硅太阳能电池的制备工艺如下：清洗制绒→扩散→刻蚀/去PSG→PECVD→丝网印刷→烧结→测试分档→分选→包装。其中，刻蚀/去PSG步骤主要是用来去除周边结和杂质玻璃（如磷硅玻璃PSG），以获得良好物理形貌。现有的刻蚀方法有很多，如干法刻蚀和湿法刻蚀，其中以湿法刻蚀应用最为广泛。湿法刻蚀的工艺流程如下：(1)在制绒扩散后的硅片表面形成水膜（保护N面）；(2)刻蚀（一般采用硝酸和氢氟酸的混酸溶液），刻蚀边缘和P面，使P、N面绝缘；(3)水洗；(4)碱洗（洗去P面、边缘的多孔硅）；(5)水洗；(6)酸洗（去除PSG）；(7)水洗；(8)风干。然而，研究发现，硅片在制绒后在晶界、位错处容易形成不规则绒面，其中较尖锐处会影响后续的扩散、SiNx膜沉积及电极接触特性，因此需要进行改进。此外，现有的刻蚀步骤在去除PSG后仍有较多的非活性磷残留，给电池片的电性能带来了不利影响。因此，开发一种晶体硅片的刻蚀方法，以彻底去除硅片表面非活性磷，降低表面复合，提升电池片的电性能，显然具有积极的现实意义。技术实现要素：本发明的发明目的是提供一种晶体硅片的刻蚀方法。为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅片的刻蚀方法，包括如下步骤：(1)将制绒、扩散后的晶体硅片的N面的杂质玻璃层去除；(2)将晶体硅片的N面进行氧化，在硅片的N面形成二氧化硅氧化层；(3)在上述二氧化硅氧化层上形成水膜；(4)刻蚀硅片边缘和P面，使P、N面绝缘；(5)碱洗；去除硅片N面的绒面尖峰；(6)水洗；(7)酸洗，将硅片N面的二氧化硅氧化层和连带的非活性杂质原子一起去除。上文中，p是positive，正极的意思；P面即为正极面；n即是negative，负极的意思，N面即为负极面。步骤(1)的作用为去除硅片表面PSG；步骤(2)的作用：①用于水膜的浸润成膜；②保护硅片N面除绒面尖峰外区域不被碱液腐蚀；③氧化去除PSG后硅片表面残留的非活性磷；步骤(3)用于保护N面PN结不被刻蚀槽腐蚀；步骤(4)采用“水上漂”方式腐蚀，硅片在液面之上，通过液体的张力使液面与硅片P面及边缘接触去除PN结；步骤(5)采用浸没或者喷淋方式药液接触硅片N面去除绒面尖峰；步骤(7)的作用为将硅片表面的氧化膜及连带的非活性磷去除，中和掉微量的碱液（如钾离子）。本发明采用先去除PSG、再重新制备氧化层的方法；对硅片N面进行氧化，可以将硅片表面的非有效磷氧化；重新制备的氧化层还会将绒面尖峰区域与正常区域差异化，从而在碱洗时将尖峰区域平坦化，并在后续的酸洗中将氧化膜及连带的非活性磷去除。优选的，所述步骤(1)中，采用酸洗的方法去杂质玻璃层。如磷硅玻璃。优选的，所述酸洗的药液为氢氟酸与纯水的混合液，处理时间为50~120s，温度为19~25℃；氢氟酸与纯水的体积比为1：5~5.5。优选的，所述步骤(1)和(2)之间还设有干燥步骤。优选的，所述步骤(2)中，采用臭氧氧化法在硅片的N面形成二氧化硅氧化层。优选的，所述步骤(2)中，二氧化硅氧化层的厚度为5~30纳米。优选的，所述步骤(4)中，刻蚀的药液为硝酸、氢氟酸和纯水的混合液，处理时间为30~60s，温度为6~10℃；或者，所述步骤（4）中，刻蚀的药液为浓碱液，所述浓碱液为氢氧化钾或者氢氧化钠、纯水的混合液，处理的时间为50~100s，温度为22~28℃。优选的，所述步骤(5)中，碱洗的药液为氢氧化钾或者氢氧化钠溶液，处理时间为时间10~30s，温度为19~25℃。优选的，所述步骤(7)中，酸洗的药液为氢氟酸与纯水的混合液，处理时间为40~80s，温度为19~25℃。优选的，所述氢氟酸与纯水的体积比为1：5.5~6。上述技术方案中，所述步骤(7)之后，还设有水洗、风干步骤。上述技术方案中，所述步骤(1)中，制绒后的绒面为黑硅绒面。可以采用金属催化腐蚀法来制备黑硅绒面，也可以采用其他现有的方法。当然，步骤(1)中制绒后的绒面也可以是常规绒面。与之相应的另一种技术方案，一种晶体硅片的刻蚀方法，包括如下步骤：(1)将制绒、扩散后的晶体硅片的P面的杂质玻璃层去除；(2)将晶体硅片的P面进行氧化，在硅片的P面形成二氧化硅氧化层；(3)在上述二氧化硅氧化层上形成水膜；(4)刻蚀硅片边缘和N面，使P、N面绝缘；(5)碱洗；去除硅片P面的绒面尖峰；(6)水洗；(7)酸洗，将硅片P面的二氧化硅氧化层和连带的非活性杂质原子一起去除。上述技术方案中，所述步骤(7)之后，还设有水洗、风干步骤。优选的，所述步骤(1)中，采用酸洗的方法去杂质玻璃层。如硼硅玻璃。优选的，所述酸洗的药液为氢氟酸与纯水的混合液。优选的，所述步骤(1)和(2)之间还设有干燥步骤。优选的，所述步骤(2)中，采用臭氧氧化法在硅片的P面形成二氧化硅氧化层。优选的，所述步骤(2)中，二氧化硅氧化层的厚度为5~30纳米。优选的，所述步骤(4)中，刻蚀的药液为硝酸、氢氟酸和纯水的混合液，处理时间为30~60s，温度为6~10℃；或者，所述步骤（4）中，刻蚀的药液为浓碱液，所述浓碱液为氢氧化钾或者氢氧化钠、纯水的混合液，处理的时间为50~100s，温度为22~28℃。优选的，所述步骤(5)中，碱洗的药液为氢氧化钾或者氢氧化钠溶液，处理时间为时间10~30s，温度为19~25℃。优选的，所述步骤(7)中，酸洗的药液为氢氟酸与纯水的混合液，处理时间为40~80s，温度为19~25℃。优选的，所述氢氟酸与纯水的体积比为1：5.5~6。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：1、本发明在采用药液刻蚀之前采用了先去除PSG、再重新制备氧化层的工序，而对硅片N面进行氧化制备氧化层，不仅可以将硅片表面的非有效磷氧化，而且还会将绒面尖峰区域与正常区域差异化，从而在碱洗时，碱液会透过绒面尖峰区域上的疏松的氧化层与尖峰区域反应将尖峰区域平坦化，并在后续的酸洗中将氧化膜及连带的非活性磷去除，从而实现了彻底去除硅片表面非活性磷的目的，降低表面复合，提升电池片的电性能，显然具有积极的现实意义；2、本发明通过去除PSG后的再次氧化，绒面的尖端区域至少部分被氧化为氧化层，后续最后的酸洗步会去除在氧化工艺中形成在硅片表面的氧化层，因此，进一步完成了去除了绒面中的不规则尖峰区域，有利于后续SiNx膜沉积及电极的良好接触，有利于电池片的电性能的提升；3、实验证明，与现有技术相比，采用本发明的方法得到的电池片的电池端的开路电压至少能提升2mV，效率有0.07~0.1%左右的提升，取得了意想不到的效果；4、本发明的方法简单易行，与现有工业化生产工艺兼容性较好，可以快速移植到工业化生产中，适于推广应用。具体实施方式下面结合实施例对本发明进一步描述。实施例一：一种晶体硅片的刻蚀方法，包括如下步骤：步骤1：将制绒、扩散后的晶体硅片的N面的磷硅玻璃去除；具体如下：采用酸洗的方法，时间50~120s，温度22±3℃，药液为氢氟酸与纯水的混合液，槽内8~10wt%左右；（换算成体积比HF：H2O≈1：5~5.5，HF原液，49wt%）；将酸洗后的硅片干燥后再进入下一工序；步骤2：采用臭氧氧化，时间20~60s，臭氧浓度为200~800ppm，流量为30~50L/min，氧化膜厚约20nm；步骤3：喷淋水膜：采用纯水进行喷淋，喷淋量：10~40ml/pcs；步骤4：刻蚀：药液成分为硝酸（原液69wt%）、氢氟酸（原液49wt%），纯水，体积比HNO3：HF：H2O=4.7：1：3.3；刻蚀时间30~60s，温度控制在8±2℃；步骤5：水洗：时间20~50s，浸没、喷淋纯水冲洗药液；步骤6：碱洗：时间10~30s，温度为22±3℃，药液成分为氢氧化钾或者氢氧化钠、纯水，使用氢氧化钾（原液48wt%），与纯水的体积比为KOH：H2O=1：70；步骤7：水洗：时间20~50s，浸没、喷淋纯水冲洗药液；步骤8：酸洗：时间40~80s，温度22±3℃，药液为氢氟酸与纯水的混合液，槽内7wt%；步骤9：水洗：时间20~50s，浸没、喷淋纯水冲洗药液；步骤10：干燥：通过50~60℃的CDA使用风刀干燥。实施例二一种晶体硅片的刻蚀方法，包括如下步骤：步骤1：将制绒、扩散后的晶体硅片的N面的磷硅玻璃去除；具体如下：采用酸洗的方法，时间50~120s，温度22±3℃，药液为氢氟酸与纯水的混合液，槽内8~10wt%左右；（换算成体积比HF：H2O≈1：5~5.5，HF原液，49wt%）；将酸洗后的硅片干燥后再进入下一工序；步骤2：采用臭氧氧化，时间20~60s，臭氧浓度为200~800ppm，流量为30~50L/min，氧化膜厚约20nm；步骤3：喷淋水膜：采用纯水进行喷淋，喷淋量：10~40ml/pcs；步骤4：刻蚀：药液为浓碱液（浓度：15~20wt%），氢氧化钾（KOH原液浓度为48wt%）、纯水，体积比约KOH:H2O=1:2.5~3.5，处理温度为22~28℃，处理时间为50s~100s；步骤5：碱洗：药液为稀碱液（2~5wt%）时间10~30s，温度为22±3℃，药液成分为氢氧化钾或者氢氧化钠、纯水，使用氢氧化钾（原液48wt%），与纯水的体积比为KOH：H2O=1：70；步骤6：水洗：时间20~50s，浸没、喷淋纯水冲洗药液；步骤7：酸洗：时间40~80s，温度22±3℃，药液为氢氟酸与纯水的混合液，槽内7wt%；步骤8：水洗：时间20~50s，浸没、喷淋纯水冲洗药液；步骤9：干燥：通过50~60℃的CDA使用风刀干燥。对比例一采用与实施例一相同的硅片，前面的制绒、扩散方法都相同，然后采用实施例一中步骤3至10进行刻蚀工序。然后将实施例和对比例得到的硅片按照现有技术制成电池片，然后检测各自的电性能，结果如下：Uoc（mV）Isc(A)Rs(mΩ)Rsh(Ω)FF(%)EFF(%)实施例一637.49.0121.8160179.9718.88%实施例二634.49.0131.5110780.2018.85%对比例一635.18.9561.4513580.3318.78%由上可见，相对于对比例，本申请的开路电压和短路电流有明显的提升，光电转换效率提高了0.07%~0.10%，取得了意想不到的效果。当前第1页1 2 3