高效硅太阳电池技术浅析.ppt

倒金字塔 保护背面 腐蚀正面氧化层 去胶 腐蚀方法、腐蚀液的配方、温度、腐蚀时间、掩蔽保护、腐蚀程度测试、清洗 1 2 3 4 影响的因素有：金字塔的间距及大小、栅线与金字塔的位置、正胶光刻工艺、光刻精度、净化度要求 光刻正面氧化层 腐蚀金字塔 5 电池结构变化图 2 1 金字塔 3 4 5 光刻胶 黒胶 主要采用干氧-TCE-干氧工艺，这样既能保证硅片的少子寿命，又能使氧化层致密性好，使酸腐蚀过程中不容易发生钻蚀，保证窗口大小均匀性。考虑到酸腐蚀过程不能超过胶的耐腐蚀程度，氧化层的厚度不能太厚。试验中采用的胶经过耐腐蚀试验后发现，其耐酸腐蚀性仅仅为2～3分钟，这样在相同浓度下就可确定氧化层的厚度，进而确定氧化工艺。 工艺流程及参数如下 ： TCE（60分钟，1100℃）→干氧（10分钟，1100℃）→干氧（40分钟，1100℃，通TCE）→干氧（10分钟，1100℃） 氧化层要求： 光刻要求： 涂胶前要保证硅片的绝对干燥，以保证胶与氧化硅的粘附性。 要双面涂胶，以保护背面的氧化层不被腐蚀，使背面的氧化层起到掩蔽碱腐蚀的作用。 定位面要求，图形的一个边必须严格与定位面边缘平行，这样才能保证图形的四个边都可以与倒金字塔的四个111面底边重合，否则则不能满足碱溶液各向异性腐蚀要求，倒金字塔将不能成形。 工艺流程及参数如下 ： 双面涂胶（匀胶速度为3000转/分钟，厚度为1μ）→烘胶（110℃，30分钟）→光刻（光强≥9000～10000Lux）→显影（40～60秒，并轻微搅拌）→冲洗→烘干（110℃，30分钟） 氧化硅酸腐蚀： 酸腐蚀主要是腐蚀表面经过光刻出来的氧化硅，并由此形成窗口层。采用HF酸腐蚀，并加NH4F作为缓冲液。 溶液配比：HF：H2O：NH4F =3：10g：6g；且要经过充分的溶解后才可以使用。 腐蚀过程中要不断搅拌，以使生成的尽快离开窗口区域，保证反应的正常进行。 酸腐蚀原理： SiO2+4HF SiF4+2 H2O SiF4 +2HF H2[SiF6] NH4F缓冲 1） NH4F是一种由弱酸和弱碱所组成的盐类。由于它在水溶液中可电离为铵离子和氟离子，溶液中大量氟离子的存在使HF酸在溶液中的电离平衡HF=H++F-向左移动。从而降低了溶液中的H+离子浓度，因而能减缓HF对氧化硅的腐蚀速度。 2） NH4F能与HF结合生成络合物NH4[HF2]，从而降低溶液中HF酸的浓度。反应式如下： HF+ NH4F= NH4[HF2] 3）反应中生成的H2[SiF6]是一种比硫酸还强的酸，在溶液中全部电离。随着反应的进行，H离子浓度不断增加，反应速度也增加。加入NH4F后，在反应中就不能生成H2[SiF6] ，而是生成六氟硅酸铵，使H离子浓度不会随反应而增加。 4）在HF酸减少时可电离成HF酸，可起到补充HF酸浓度的作用，同时H离子浓度也变化不大。 硅的碱腐蚀： 碱腐蚀主要是腐蚀经氧化层掩蔽后的硅，在碱溶液的各向异性腐蚀并在异丙醇的缓冲作用下，反应生产的起泡不断被异丙醇赶走以保证正常反应进行，最后生成倒金字塔形状的表面层。 溶液配比：H2O：KOH：异丙醇 =350ml：30g：70ml；且异丙醇要在溶液温度达到后才可放入，以免高温下异丙醇的挥发而使其浓度降低。异丙醇加入后经过充分的搅拌后才可加入干净的待腐蚀的硅片。 整个过程不需搅拌，腐蚀时间随金字塔大小而定，因为金字塔的大小将决定腐蚀的深度。腐蚀结束后立即用低浓度的盐酸（5%）对硅片进行清洗，否则硅片上残留的碱将不容易消除，影响到后工艺。 碱腐蚀原理： Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2 由于倒金子塔的大小是确定的，所以腐蚀时间要严格把握。腐蚀时间短，则不能完全形成倒金字塔，在腐蚀坑的地面将会有一平坦的底面；腐蚀时间过长，则相邻的倒金字塔将会受到影响，同时腐蚀坑的表面将会受到破坏，腐蚀坑将由比较平整的111面变为没有棱角的环形表面。 倒金字塔无背场电池性能 数据分析：表中电池厚度200μm。 电流蒸膜前有较大的提高，但蒸膜后增加不多，表明两者电流的损失机制并没有因倒金字塔而发生变化。 倒金字塔还是对弱吸收光产生了一定的作用，电池的平均效率比没有陷光作用的电池高约0.5个百分点。 局部背场 热氧化 光刻背面氧化层 制作背面点接触背场（P+），主要问题有：引出孔面积、孔与孔间距。并探讨它们对串联电阻和背场的影响。 扩P+层 研究扩硼源、扩硼温度、结深等问题。 掩蔽P+层 采用：（1）热O2，注意氧化温度、生长速度。（2）PECVD或LPCVD技术，研究掩蔽厚度、温度、速度与时间的关系 电池结构变化图 1 2 3 4 1 2 3 4 氧化层 P+ 不做局部背场，则改为：热氧化—去背面氧化层—扩B—掩蔽背面 BBr3液态源扩散工艺 化学反应如下