上述步骤进行详述:
在步骤SI中，对硅片进行清洗的过程可以参照传统的硅基异质结太阳能电池制程中硅片的清洗工艺，其可以包括预清洗、再清洗、化学抛光、去除氧化物中的任意一个或者几个步骤。对硅片进行清洗和绒面制备，其目的是为了获得表面为金字塔绒面结构的洁净硅片，可参阅图2 (a)，此时硅片表面的绒面结构的顶端具有光滑圆润的特点。
[0029]当步骤SI结束后，置于大气中的硅片很容易被氧化产生诸如自然氧化层或者是其它有机物、金属离子等杂质，当这些污染物附着在金字塔绒面结构的顶端时，就会使其原本光滑圆润的顶端变成了尖锐的纳米尺寸尖端，如图2 (b)所示，增加了缺陷态密度，不利于后续非晶硅钝化层的制备，因此有必要去除掉这些硅片表面的污染物。
[0030]在步骤S2中，提供了第一真空腔，用于对所述硅片进行等离子体刻蚀，其采用的等离子体源为能够将气体活化成反应物并保持反应物等离子体状态的任何一种功率源，例如，可使用射频(RF)、直流电流(DC)、交流电流(AC)或微波(Mff)功率放电技术。优选地，可以采用射频等离子体源。所述等离子体源还可以使用远程等离子体源，即通过远程等离子体产生器产生反应物的等离子体后再将等离子体传送到处理腔室中，所述远程等离子体产生器可由诸如 MKS Instruments, Inc.和 Advanced Energy Industries, Inc.等供应商提供，一般而言，由于远程等离子体源产生的离子能量相对较小，所以能够避免等离子体对石圭片表面因轰击而产生的损伤。
[0031]在本发明中，所述等离子体刻蚀中使用的工艺气体可以为SxFy、NxFy、CxFy,CxHyFz, H2、Ar、02、C12、Br2中的任意一种或几种的组合，当这些工艺气体在第一真空腔内被电离成等离子体后，能够依靠其对硅片表面污染物的轰击而将污染物从硅片上剥离开来。当所述工艺气体中包括SxFy、NxFy、CxFy、CxHyFz等含氟气体时,这些含氟气体可以被电离成氟离子，并且自然氧化层(S1x)或其它污染物发生化学反应，从而更好地去除自然氧化层或其它污染物。当所述工艺气体进行等离子体刻蚀时，图2 (b)中位于绒面结构底端的污染物被刻蚀掉，同时位于绒面结构顶端的尖锐纳米尺寸构造也会被一起刻蚀掉，从而恢复了上述第一步结束时的光滑圆润的金字塔绒面结构，可参阅图2 (C)。
[0032]一般而言，所述硅片在大气中生长的自然氧化层膜厚通常在5-20A之间，虽然刻蚀速度根据工艺不同差异较大，但通常为1-15A/S，因此整个等离子体刻蚀时间可基本在控制在20s以内。针对不同的工艺条件，其具体刻蚀时间也可按照下述方法进行:由于洁净的硅片为疏水性，而当硅片表面生长出自然氧化物或者其它杂质后，硅片将变成亲水性，所以可以通过硅片的疏水程度来判断刻蚀时间，例如，当硅片完全疏水后，可将工艺时间再延长10-20%来做为刻蚀时间，这样做的目的是为了在更充分去除污染物的同时又能不损伤金字塔的主体结构。
[0033]通常来说，钝化层质量可以通过少子寿命进行判断，例如可以采用名称为Photoconductance Lifetime Tester 少子寿命测试仪器(型号 Sinton WCT-120)来进行判断。实验测得:在10万级的洁净厂房内，当硅片清洗后在大气中放置0.5小时时，硅片少子寿命为300- 800us，而当我们增加等离子体刻蚀的工艺步骤时，例如以Ar/NF3的混合气体为工艺气体对硅片进行刻蚀，少子寿命可以提高到1600US以上，上述实验的具体参数为:压力范围在0.1- 2 mbar，等离子体功率密度〈200mw/cm2，工艺气体摩尔比列Ar/ NF3=O -1,真空环境的真空要求〈0.5 mbar。
[0034]由此可见，本发明通过采用在第一真空腔中进行等离子体刻蚀的方法，能够有效的去除硅片表面污染物，改善钝化效果，并且同时能够对金字塔绒面结构的顶端进行有效的微刻蚀处理，使其绒面结构的尖端再现光滑圆润的形态，降低缺陷态密度，提高钝化层的生长质量。
[0035]在步骤S3中，所述第二真空腔为PECVD反应腔，用于制备非晶硅钝化层，所述第二真空腔与第一真空腔为真空连接关系，二者可通过门阀相互隔离。由于具体的钝化层制备工艺与行业内常规的钝化层制备工艺相同，是本领域技术人员所知悉的知识，所以此处不再赘述。所述第二真空腔与第一真空腔的这种真空连接可以保证硅片在完成等离子体刻蚀后能够在不破真空的条件下完成钝化层工艺，避免了二次污染，有助于得到高质量的钝化层。
[0036]在一可选方案中，所述第一真空腔与第二真空腔可以为同一个真空PECVD反应腔，即在此PECVD反应腔中先后进行等离子体刻蚀和钝化层制备这两种不同的工艺处理，从而节省了设备成本。
[0037]虽然本发明已以较佳的实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种硅基异质结太阳能电池钝化层前期处理方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: 第一步，对硅片进行清洗和绒面制备，以获得表面为金字塔绒面结构的洁净硅片； 第二步，在第一真空腔内对所述硅片进行等离子体刻蚀，用以去除所述硅片表面的污染物并且使所述硅片的表面能够恢复呈现上述第一步结束时的金字塔绒面结构，所述污染物包括自然氧化层和其它杂质； 第三步，在与所述第一真空腔实现真空连接的第二真空腔内对所述硅片进行非晶硅钝化层制备。2.根据权利要求1所示的一种硅基异质结太阳能电池钝化层前期处理方法，其特征在于:进行等离子体刻蚀过程的所述第一真空腔与进行非晶硅钝化层制备的所述第二真空腔为同一个真空PECVD反应腔。3.根据权利要求1所示的一种硅基异质结太阳能电池钝化层前期处理方法，其特征在于:进行等离子体刻蚀过程的所述第一真空腔与进行非晶硅钝化层制备的所述第二真空腔为两个不同的真空反应腔。4.根据权利要求1所示的一种硅基异质结太阳能电池钝化层前期处理方法，其特征在于:所述对硅片进行清洗包括:预清洗、再清洗、化学抛光、去除氧化物中的任意一个或者几个步骤。5.根据权利要求1所示的一种硅基异质结太阳能电池钝化层前期处理方法，其特征在于:所述等离子体刻蚀的等离子体源采用能够将气体活化成反应物并保持反应物等离子体的任何功率源。6.根据权利要求1所示的一种硅基异质结太阳能电池钝化层前期处理方法，其特征在于:所述等离子体刻蚀的方式可以采用远程等离子体源进行刻蚀。7.根据权利要求1所示的一种硅基异质结太阳能电池钝化层前期处理方法，其特征在于:所述等离子体刻蚀中使用的工艺气体包括含氟气体。8.根据权利要求1所示的一种硅基异质结太阳能电池钝化层前期处理方法，其特征在于:所述等离子体刻蚀中使用的工艺气体可以为SxFy、NxFy、CxFy、CxHyFz、H2、4、02、Cl2、Br2中的任意一种或几种的组合。
【专利摘要】本发明提供了一种硅基异质结太阳能电池钝化层前期处理的方法，通过在硅片的清洗制绒步骤后增加等离子体刻蚀的方法，将硅片表面形成的自然氧化物或者其它杂质清除掉，并且同时对硅片的金字塔绒面结构的纳米尺寸尖端进行微刻蚀处理，使其恢复光滑圆润的形貌，最后在不破真空的条件下完成钝化层工艺，避免了中间的二次污染，从而改善非晶硅钝化层的钝化效果，保证钝化质量，最终提高了电池的转换效率。
【IPC分类】H01L31/18
【公开号】CN105097984
【申请号】CN201410196467
【发明人】陈金元, 吴科俊, 胡宏逵
【申请人】上海理想万里晖薄膜设备有限公司, 理想能源设备(上海)有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月12日