一种刻蚀硫酸工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种刻蚀硫酸工艺方法，硅片在刻蚀工序，将刻蚀槽的纯水初配量设为220

【技术实现步骤摘要】
一种刻蚀硫酸工艺方法


[0001]本专利技术属于晶硅太阳能电池制造
，具体涉及一种刻蚀硫酸工艺方法。

技术介绍

[0002]单晶刻蚀抛光是利用氢氟酸和硝酸的共同作用，即各向同性腐蚀，腐蚀过程是由未离解的硝酸和硅接触产生的一氧化氮产生亚硝酸，反应速率由亚硝酸来决定，此反应中亚硝酸的产生是一个自催化的过程，溶液里的亚硝酸与硝酸反应再次生成亚硝酸，溶液在亚硝酸含量越高亚硝酸生成速率越快，反应过程的亚硝酸和某些+3价氮的活性物质将硅片接触面氧化反应成二氧化硅。硅片接触面的二氧化硅与氢氟酸反应掉，其接触面硅又将被氧化，再氧化再反应的过程持续进行到硅片离开刻蚀槽的药液。H2SO4的加入虽然不直接参与反应，但可增加药液氢离子浓度，增加溶液黏度，加快反应稳定性，增加腐蚀均匀性，增大溶液与PSG薄层间的界面张力减少翻液和过刻，翻液和过刻的改善可以增加槽体药液温度、加快反应速率和减少水膜的覆盖量，可减少硅片水膜的水落入槽里，可达到增加槽体药液浓度的作用。
[0003]刻蚀工序在PERC电池及其升级产品（如：SE+PERC）电池片加工流程中，其生成良好的抛光背面对背面钝化过程起到重要作用，可降低背表面的比表面积，背面平坦有利于减少悬挂键，降低复合速率，增加电池内反射增加长波光的反射吸收，以及优化背膜与硅本体界面态等，使电池的开路电压、短路电流和填充因子均有所提升，从而提升电池的转换效率和发电功率。
[0004]当前全球各大电池厂商都在加速单晶电池的生产规模和研发力度，单晶电池效率面临提升压力和迫切突破，而通过刻蚀增加硫酸初配和补液的方法来优化背面抛光效果和提升背面反射率以达到提高电池的转换效率，在技术创新和规模化生产的挑战下，在生产指标稳定的前提下，是很直接和简单的，不失为一种较为经济可行的好方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了改善背面抛光效果，提升背面反射率，提升电池的转换效率，而提供的一种工艺简单、容易实现的刻蚀硫酸工艺方法，无需改进设备（适用于不同类型或牙深的滚轮），仅需刻蚀槽初配和生产过程中补加硫酸，通过工艺温度、循环流量和水膜量的综合优化与调整，即可实现硅片背面的抛光和反射率的提升，进而达到单晶电池转换效率提升的目的，且制备出硅片的各项电性参数完全符合原定要求。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：一种刻蚀硫酸工艺方法，硅片在刻蚀工序，将刻蚀槽的纯水初配量设为220
±
50g/L，氢氟酸初配量设为100
±
50g/L，硝酸初配量设为510
±
50g/L，硫酸初配量设定为220
±
50g/L；将刻蚀槽的纯水补液量设为0mL/片，氢氟酸补液量设为4.0
±
2.0mL/片，硝酸补液量设为5.0
±
2.0mL/片，硫酸补液量设为1.5
±
1.0mL/片。
[0007]优选的，包括单晶刻蚀机，所述单晶刻蚀机包括水膜、刻蚀槽、水洗槽、碱槽、水洗槽、酸洗槽、水洗槽和烘干槽，所述工艺方法包括如下步骤：
（a）硅片在刻蚀工序，首先通过自动化上料到滚轮上，滚轮的旋转带动硅片前进，水膜系统感知硅片到来开始喷水，水膜均匀地覆盖在硅片上表面以保护正面P-N结，过刻蚀槽去除硅片背面和四个边缘的P-N结使其上下表面绝缘，并对背面进行抛光，过水洗槽清洗，过碱槽中和硅片表面的残留酸、脱除硅片表面吸附的杂质和去除硅片表面的多孔硅，过水洗槽清洗，过酸洗槽中和硅片表面的残留碱、去除硅片表面的磷硅玻璃和氧化层以及生成疏水键，过水洗槽清洗，过烘干槽进行烘干，最后通过自动化下料；（b）将硅片流入方向片间距设为5
±
3cm；（c）将水膜量设定为20ml，各道偏差量为1～5ml；（d）将刻蚀槽的滚轮带速控制在2.5
±
1.0m/min，温度设为12
±
5℃，循环流量设为40
±
15L/min；（e）将刻蚀槽的纯水初配量设为220
±
50g/L，氢氟酸初配量设为100
±
50g/L，硝酸初配量设为510
±
50g/L，硫酸初配量设定为220
±
50g/L；（f）将刻蚀槽的纯水补液量设为0mL/片，氢氟酸补液量设为4.0
±
2.0mL/片，硝酸补液量设为5.0
±
2.0mL/片，硫酸补液量设为1.5
±
1.0mL/片。
[0008]进一步优选的，所述工艺方法包括如下步骤：将硅片流入方向片间距设为5cm；将水膜量设定为20ml，各道偏差量为1～5ml；将刻蚀槽的滚轮带速控制在2.5m/min，温度设为12℃，循环流量设为40L/min；将刻蚀槽的纯水初配量设为220g/L，氢氟酸初配量设为100g/L，硝酸初配量设为510g/L，硫酸初配量设定为220g/L；将刻蚀槽的纯水补液量设为0mL/片，氢氟酸补液量设为4.0mL/片，硝酸补液量设为5.0mL/片，硫酸补液量设为1.5mL/片。
[0009]优选的，所述硅片包括P型单晶硅片和N型单晶硅片。
[0010]由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：（1）无需设备投入，仅需在原有刻蚀机台上，通过综合优化与调整刻蚀槽的工艺温度、循环流量和增加硫酸初配和补液以及水膜覆盖量等，即可实现硅片背面的抛光和反射率的提升，进而达到单晶电池转换效率提升的目的，且制备出硅片的各项电性参数完全符合原定要求；（2）刻蚀机的其他槽工艺参数不变，仅需改进刻蚀槽内的工艺参数，通过提升槽体温度，促进反应，增加泵的循环流量提高药液的均匀性，加入硫酸虽然不直接参与反应，但可增加药液氢离子浓度，增加溶液黏度，加快反应稳定性，增加腐蚀均匀性，增大溶液与PSG薄层间的界面张力减少翻液和过刻，减少水膜的覆盖量可减少硅片水膜的水落入槽里，可达到增加槽体药液浓度的作用。可实现硅片背面的抛光和反射率的提升，进而达到单晶电池转换效率的提升，且制备出硅片的各项电性参数完全符合原定要求，工艺简单容易实现；（3）与原工艺相比，本专利技术刻蚀后减重保持0.32（
±
0.05）g不变，背面反射率较之前的32%提升到40%，背面比表面由原1.31降低到1.12，双面电池产品上转换效率提升0.1%以上，可积极推动单晶电池的技术创新和规模化生产，具有较好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
[0011]应理解，刻蚀机台的上料区水膜主要是对硅片正面进行覆盖和保护P-N不被破坏。
[0012]应理解，刻蚀机台的第1个槽为刻蚀槽，四个主要是去除硅片背面和边缘的P-N结使其上下表面绝缘，并对背面进行抛光，具体反应如下：
Si+HNO3+HF
→
H2[SiF6]+NO
x
+H2O（总反应）；HNO3+Si
→
SiO
2 +NO
2 +NO+H2O（慢反应）；NO2+H2O
→
HNO2（快反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刻蚀硫酸工艺方法，其特征在于：硅片在刻蚀工序，将刻蚀槽的纯水初配量设为220
±
50g/L，氢氟酸初配量设为100
±
50g/L，硝酸初配量设为510
±
50g/L，硫酸初配量设定为220
±
50g/L；将刻蚀槽的纯水补液量设为0mL/片，氢氟酸补液量设为4.0
±
2.0mL/片，硝酸补液量设为5.0
±
2.0mL/片，硫酸补液量设为1.5
±
1.0mL/片。2.根据权利要求1所述的刻蚀硫酸工艺方法，其特征在于：包括单晶刻蚀机，所述单晶刻蚀机包括水膜、刻蚀槽、水洗槽、碱槽、水洗槽、酸洗槽、水洗槽和烘干槽，所述工艺方法包括如下步骤：（a）硅片在刻蚀工序，首先通过自动化上料到滚轮上，滚轮的旋转带动硅片前进，水膜系统感知硅片到来开始喷水，水膜均匀地覆盖在硅片上表面以保护正面P-N结，过刻蚀槽去除硅片背面和四个边缘的P-N结使其上下表面绝缘，并对背面进行抛光，过水洗槽清洗，过碱槽中和硅片表面的残留酸、脱除硅片表面吸附的杂质和去除硅片表面的多孔硅，过水洗槽清洗，过酸洗槽中和硅片表面的残留碱、去除硅片表面的磷硅玻璃和氧化层以及生成疏水键，过水洗槽清洗，过烘干槽进行烘干，最后通过自动化下料；（b）将硅片流入方向片间距设为5
±
3cm；（c）将水膜量设定为20ml，各道偏差量为1～5ml；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：高继龙，彭平，夏中高，李旭杰，
申请(专利权)人：平煤隆基新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：