王平 湯歡 汪東海

摘 要 基于N型單晶硅片，實(shí)驗(yàn)研究了不同濕法刻蝕工藝流程對(duì)太陽電池生產(chǎn)中參數(shù)影響。利用SEM、反射率測(cè)試儀和Halm測(cè)試系統(tǒng)對(duì)濕法刻蝕后硅片表面的微觀形貌、反射率的差異進(jìn)行了測(cè)試和表征。結(jié)果表明，在濕法刻蝕工藝前進(jìn)行HF藥液腐蝕處理可以降低太陽電池的反向漏電流，提高產(chǎn)品的合格率。

【關(guān)鍵詞】濕法刻蝕 單晶太陽能電池 微觀形貌 反射率 反向漏電流

1 引言

近年來，濕刻中的鈍化作用和清洗引起人們廣泛的關(guān)注。濕法刻蝕具有溫度低、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在濕刻過程中，硅片的磷硅玻璃和金屬離子被有效去除，并能一次性完成鈍化和清洗去除雜質(zhì)，從而提高了硅片的使用效率。

本文基于N型硅基太陽電池大規(guī)模生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)比了不同濕法刻蝕工藝對(duì)太陽能電池電學(xué)特性的影響。

2 實(shí)驗(yàn)

采用電阻率為2Ω·cm，大小為156㎜*156㎜，厚度為200μm的N型CZ單晶硅片，通過堿制絨形成金字塔絨面和P擴(kuò)散形成n+背場(chǎng)后，分別采用工藝流程1和流程2（如圖1所示）進(jìn)行濕法刻蝕，然后進(jìn)行B擴(kuò)散制備PN結(jié)以及后續(xù)PECVD沉積氮化硅減反射膜、印刷、燒結(jié)和測(cè)試等工序制成太陽能電池。通過SEM（JSM-6390），反射率測(cè)試儀（D8），電池模擬測(cè)試儀（halm），分別對(duì)濕法刻蝕后硅片表面的形貌、反射率和太陽電池的電學(xué)參數(shù)進(jìn)行表征和測(cè)試。

3 結(jié)果與討論

不同的濕法刻蝕工藝流程對(duì)硅片的腐蝕深度、表面形貌、反射率等參數(shù)有著重要的影響。

3.1 不同濕法刻蝕工藝對(duì)硅片腐蝕深度的影響

對(duì)硅片濕法刻蝕工序前后的重量進(jìn)行稱重以計(jì)算出腐蝕深度，其腐蝕深度結(jié)果如表1所示。

結(jié)果表明，增加HF腐蝕后硅片的腐蝕深度為0.595um，而不過HF工藝流程時(shí)硅片腐蝕深度為0.494um。

分析，擴(kuò)散后的硅片，表面會(huì)形成一層SiO2和P2O5混合的磷硅玻璃。硅的濕化學(xué)腐蝕主要有HF溶液和堿性溶液兩種基本的腐蝕體系，這是因?yàn)樵谝话愕乃芤褐?，硅表面因生成了不溶性的氧化物而呈惰性；而只有在HF溶液和堿溶液中，硅的氧化物是可溶的。

3.2 不同濕法刻蝕工藝對(duì)硅片表面形貌的影響

利用SEM對(duì)不同濕法刻蝕工藝流程腐蝕后的硅片表面形貌進(jìn)行了表征，可以看出不過HF的硅片表面“金字塔”邊緣形貌較清晰，而過了HF的硅片表面的“金字塔”邊緣變得相對(duì)圓滑?？梢钥闯?，過了HF腐蝕液后，后續(xù)的腐蝕液對(duì)硅片表面“金字塔”腐蝕加重，腐蝕深度對(duì)金字塔的形貌有一定的影響。對(duì)于各向同性的腐蝕，隨著腐蝕深度的增加，腐蝕坑的幾何尺寸也增加，腐蝕坑的形狀變圓潤，底部變得平坦，反射率升高。晶格缺陷處的腐蝕痕也更加深。

3.3 不同濕法刻蝕工藝對(duì)硅片表面反射率的影響

硅片表面金字塔形貌的變化對(duì)硅片表面的反射率有著重要的影響，使用兩種工藝流程對(duì)硅片表面的反射率進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如圖2所示。

結(jié)果顯示，流程1中反射率較流程2增加了2-4%。分析認(rèn)為是因?yàn)榱鞒?中，腐蝕深度相對(duì)較大，硅片表面的“金字塔”邊緣變得平滑，最后導(dǎo)致反射率增加。無論是各向同性還是各向異性的腐蝕，腐蝕深度增加提高反射率。

4 結(jié)論

在單晶硅太陽能電池片生產(chǎn)過程中，表面織構(gòu)是關(guān)鍵工序之一，可以減少太陽光在硅片表面的反射損失。但是單晶硅片為高表面能固體，表面能有減小的趨勢(shì)，易被外界污染。表面污染物直接影響成品電池片的開路電壓、短路電流及光電轉(zhuǎn)換效率。因此，在太陽能生產(chǎn)企業(yè)中，需要對(duì)各工序進(jìn)行工藝的調(diào)整和優(yōu)化，達(dá)到降低成本，提高太陽電池轉(zhuǎn)換效率的目的。為了同時(shí)滿足提高產(chǎn)品的合格率和提高電池轉(zhuǎn)換效率有賴于進(jìn)一步對(duì)濕法刻蝕工藝流程進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。

無論是各向同性還是各向異性的腐蝕，都使腐蝕深度增加提高反射率，而且腐蝕深度增加，晶格缺陷處的腐蝕也會(huì)更深，硅片表面平整度會(huì)受影響。三者的相關(guān)變化最終對(duì)電池的電參產(chǎn)生了變化，在濕法刻蝕工藝前進(jìn)行HF藥液腐蝕處理可以降低太陽能電池的反向漏電流，有利于提高產(chǎn)品的合格率。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

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