用于生产太阳能电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于从硅晶片生产太阳能电池的方法，该方法包括使用特定气体混合物蚀刻该硅晶片的步骤，该气体混合物包含氟、氟化氢、一种或多种惰性气体以及任选地一种或多种另外的气体，涉及使用所述方法生产的硅晶片以及所述气体混合物的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产太阳能电池的方法本申请要求于2014年12月22日提交的欧洲申请号14199551.4的优先权，出于所有的目的将此申请的全部内容通过引用结合在此。本专利技术涉及一种用于从硅晶片生产太阳能电池的方法，该方法包括使用特定气体混合物蚀刻硅晶片的步骤，这些气体混合物包含氟、氟化氢、一种或多种惰性气体以及任选地一种或多种另外的气体。太阳能电池用于将太阳光转化成电流。它们通常是从整块材料中通过切出希望尺寸的晶片从硼掺杂的硅(P-型掺杂)的单晶块料或从铸造硅锭(多晶硅，用硼掺杂的P-型)进行生产。由此得到的晶片可以任选地使用如在WO2009/092453中描述的元素氟(F2)或碳酰氟(COF2)处理。然而，对于对硅晶片表面进行改性的改进的方法仍然存在需求。因此现今，本专利技术提供了有利地产生改进的蚀刻率、改进的进入硅晶片内的蚀刻深度、和/或改进的表面制绒的方法。由此提供的太阳能电池显示出有利地提高的效率和/或提高的耐久性。因此，本专利技术在第一方面涉及一种用于从硅晶片生产太阳能电池的方法，该方法包括使用气体混合物蚀刻该硅晶片的步骤，该气体混合物由以下项组成：0.1vol％至20vol％F2、2.5ppmv至1.000ppmvHF、总和至100vol％的余量的任选地另外的气体与一种或多种惰性气体。在优选的实施例中，该气体混合物由以下项组成：0.5vol％至5vol％F2、5ppmv至100ppmvHF与总和至100vol％的余量的一种或多种惰性气体，更优选地该气体混合物由以下项组成：1vol％至5vol％F2、10ppmv至50ppmvHF与总和至100vol％的余量的一种或多种惰性气体。术语“ppmv”旨在表示按体积计百万分率，即1份的体积比100万份的体积。类似地，术语“vol％”旨在表示气体混合物的总体积的百分比。气体混合物可以通过将离散的单一组分自身经过静态混合器引入反应器中而在反应器中形成，或多种单独组分的气体混合物在将其引入反应器中之前形成。如果这些气体以这样一种预先混合的形式引入该反应器，则在整个反应器腔室中能够提供均匀的或接近均匀的混合物。通常来说，气体混合物可以从加压瓶供给。在此类加压瓶中，形成均匀的混合物。还有可能将这些气体组分分别引入反应器中。还有可能将预先混合的气体混合物与这些组分中的一些以及另一种气体或气体混合物一起同时引入反应器中。在本专利技术的背景下，术语“气体混合物”表示预先混合的气体混合物以及在等离子体反应器中产生的混合物。应当注意的是气体混合物中的HF可以作为纯净的HF添加到多种其他组分的预先形成的气体混合物中。可替代地，HF还可以通过以下方式提供：将相应量的水/水分添加到含氟气体混合物中，于是HF作为F2和水的反应的反应产物形成。在这种情况中，一种或多种另外的气体，包括来自此反应的其他反应产物(如氧气)，包含在该气体混合物中。硅晶片的生产地点(如洁净室)的气氛通常被控制为维持标准温度和湿度。因此，HF还可以通过使气体混合物通过塑料管(优选由PTFE或PVDF制成)持续限定的时间和管长度以受控水平产生。由于洁净室中的条件是恒定的，因此吸湿量也是恒定的。因此，代替提供具有某一特定水或HF浓度的气瓶，可以使气体混合物或其组分中的一种(例如，惰性气体)通过塑料管持续特定时间和管长度。然后如以上所解释的将水分通过与F2的反应转化为HF。替代方案降低了成本，因为例如可以使用可商购的电子级N2，而无需将其与一定量的HF或水混合。术语“惰性气体”旨在表示既不与存在的其他气体反应也不与太阳能晶片反应的气体。适合的实例包括N2、Ar、He、Ne、Kr及其混合物，优选的是N2和/或Ar，值得注意的是N2。额外的气体也可以任选地存在于混合物中。适合的实例包括O2、COF2、N2O、SF6、NF3。额外的气体也可以包括NO、NO2和NO3。优选的额外的气体是含氧气体，如N2O、NO、NO2和NO3。F2与额外的气体(优选含氧的额外的气体)的体积比是在20∶1至1∶1，更优选地10∶1至3∶1的范围内，最优选约6∶1。氧载体气体的添加增加了m-Si蚀刻率和蚀刻深度。以及其混合物。在另一个优选的实施例中，使用该气体混合物蚀刻硅晶片的步骤是对该太阳能晶片的表面制绒的步骤，所述步骤适合提高太阳能电池的效率。不被理论所束缚，制绒步骤被认为在硅晶片材料上产生限定深度和形状的凹坑(crater)。此制绒步骤使得硅晶片材料能够吸收更高比例的阳光。已经出人意料地发现使用如在本专利技术中指定的限定量的HF对使用本专利技术的气体混合物实现的蚀刻率以及蚀刻深度具有有利效果。此外，HF在气体混合物中的存在导致对硅晶片的表面制绒，这进一步导致了由这些硅晶片制备的太阳能电池的提高的效率。据信通过蚀刻对晶片表面制绒降低了反射率并且因此提高了太阳能电池的效率。如果表面处理的硅晶片相对于未处理的硅晶片由入射光的强度除以反射光表示的总半球反射率(在所有波长上进行平均)更小，则认为反射率降低。不受理论所束缚，据信HF在蚀刻过程中具有至少部分催化活性。据信HF能与硅晶片的SiO2更快地反应，形成包含SiF4和水的产物。形成的水可以随后与气体混合物中存在的氟反应以形成额外量的HF。该蚀刻处理进行足够的一段时间以提供所希望的对表面的制绒用于在干法蚀刻过程中大量生产。优选地，该处理进行等于或大于1秒。优选地，该处理进行等于或小于10分钟，优选地等于或小于5分钟。蚀刻优选地进行到直至约等于或大于0.1μm的表面被蚀刻掉。优选地，它进行到直至从该表面蚀刻掉等于或小于500μm，优选地，直至等于或小于100μm，尤其直至蚀刻掉等于或小于20μm。通常，蚀刻掉几个μm，例如等于或小于10μm或甚至等于或小于5μm。硅晶片的直径可以是200mm、300mm、400mm或500mm。气体混合物的流速选定在1.000与50.000sccm之间，优选地20.000sccm。该蚀刻也可以施加于太阳能电池的后侧以改进所施加的电极的粘附性，如以下描述。蚀刻可以在用于此目的的任何常规设备上进行。蚀刻可以热致地或在等离子体源辅助下进行。优选地，该蚀刻是热致地进行。在蚀刻处理过程中，该晶片可以被加热。那么，如果需要的话，或者如果存在过度加热的危险则可以冷却该晶片，或者必须不时地中断该处理以便使该晶片冷却。优选地，该使用气体混合物蚀刻硅晶片的步骤在从200℃至400℃的温度下进行。因此，硅晶片需要加热到此温度或冷却到此温度。更优选地，该步骤在约250℃、300℃、或350℃的温度下进行。蚀刻室内部的压力优选是大气压，即，选自740至760托之间的压力。可替代地，蚀刻可以在低于大气压的压力下进行，例如在10、20、50、100、200、300、400、或500托下进行。可以对根据本专利技术处理制备的硅晶片进行进一步处理以生产太阳能电池。尤其是，施加了接触电极。需要这些接触电极以从电池收回(withdraw)电流(通常为直流电流)。施加接触电极的优选的方法是如在US-A4249957中提及的将金属蒸发到晶片上。来自钛-钯-银的接触电极是非常适合的。存在可以用于施加接触电极的可替代的方法。例如，可以施加含有导电颗粒(例如银颗粒)的糊剂，以便在晶片上形成图形，对该晶片进行烧制，并且在该晶片上形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从硅晶片生产太阳能电池的方法，该方法包括使用气体混合物蚀刻该硅晶片的步骤，该气体混合物由以下项组成：0.1vol％至20vol％F2、2.5ppmv至1.000ppmv HF、总和至100vol％的余量的任选地另外的气体与一种或多种惰性气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 EP 14199551.41.一种用于从硅晶片生产太阳能电池的方法，该方法包括使用气体混合物蚀刻该硅晶片的步骤，该气体混合物由以下项组成：0.1vol％至20vol％F2、2.5ppmv至1.000ppmvHF、总和至100vol％的余量的任选地另外的气体与一种或多种惰性气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中该气体混合物由以下项组成：0.5vol％至5vol％F2、5ppmv至100ppmvHF与总和至100vol％的余量的一种或多种惰性气体。3.如权利要求1或2所述的方法，其中该气体混合物由以下项组成：1vol％至5vol％F2、10ppmv至50ppmvHF与总和至100vol％的余量的一种或多种惰性气体。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该使用气体混合物蚀刻硅晶片的步骤是对该太阳能晶片的表面制绒的步骤，所述步骤适合提高太阳能电池的效率。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：M皮特罗夫，T施瓦策，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE