具有倒金字塔或嵌入式倒金字塔绒面的硅片的制备方法技术

本申请提供一种硅片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：在硅片的一个或两个表面制备正金字塔绒面，在具有正金字塔绒面的硅片上制备掩膜，采用化学机械抛光工艺去除正金字塔塔顶处的掩膜，对去除了正金字塔塔顶处掩膜后的硅片进行刻蚀，以制备倒金字塔绒面。本申请的方法使用化学机械研磨去除金字塔塔尖，可以彻底消除金刚线切割线痕，减少了硅片表面的高低差；同时硅片的制备过程中对基底无损伤，可以形成良好的钝化，从而可以提高太阳能电池的效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
具有倒金字塔或嵌入式倒金字塔绒面的硅片的制备方法


[0001]本申请属于太阳能电池
，具体地，涉及一种具有倒金字塔或嵌入式倒金字塔绒面的硅片的制备方法。

技术介绍

[0002]硅片表面制绒是晶硅太阳能电池制造的一个重要环节。良好的绒面结构不仅可以降低太阳光反射率，增加光的吸收，而且可以提高表面钝化以及电极接触等特性，从而提高载流子的收集效率。一般的单晶硅片制绒都是在添加剂辅助下，用碱性溶液进行各向异性反应以形成正向金字塔绒面。但正向金字塔绒面在光照非直射或环境光多为散射光时，对光线的吸收率不佳，而且突出的金字塔尖端在后续工艺中容易受到磨损而破坏，导致钝化失效，PN结受损，影响电池片的良率和效率。倒金字塔结构由于其多次减反射作用、弱光吸收能力更佳，内陷的绒面也较不易受到后续工艺的破坏，底部开阔无塔尖存在，电极接触好等特点，因此被应用于高效晶硅电池的研究中。
[0003]硅片表面制备倒金字塔绒面的方法目前主要有光学印刻技术和金属催化化学刻蚀技术。光学印刻技术需要涂覆掩膜，光刻以及移除掩膜结构，步骤繁杂且成本高，因此一直无法量产化。而金属催化化学刻蚀技术需要使用贵金属，成本高昂；而且酸液中大量的硝酸对环境有害。此外，如果金属催化工艺中清洗不完全，则残留的纳米金属颗粒会带入电池制造的后续工艺中，给电池片以及设备带来致命损害。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种具有倒金字塔或嵌入式倒金字塔绒面的硅片的制备方法。
[0005]具体来说，本申请涉及如下方面：
[0006]一方面本申请提供一种硅片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0007]在硅片的一个或两个表面制备正金字塔绒面，
[0008]在具有正金字塔绒面的硅片上制备掩膜，
[0009]采用化学机械抛光工艺去除正金字塔塔顶处的掩膜，
[0010]对去除了正金字塔塔顶处掩膜后的硅片进行刻蚀，以制备倒金字塔绒面。
[0011]任选地，所述制备方法还包括：在刻蚀步骤后去除硅片上剩余的掩膜，以得到具有倒金字塔或嵌入式倒金字塔绒面的硅片。
[0012]任选地，所述制备方法还包括：在硅片的一个或两个表面制备正金字塔绒面之前，对硅片采用化学机械抛光工艺进行处理。
[0013]任选地，所述化学机械抛光工艺所使用的抛光液为针对SiN
X
或SiO
X
的抛光液。
[0014]任选地，所述化学机械抛光工艺的抛光时间为0.1
‑
100min。
[0015]任选地，掩膜的材料为SiN
X
。
[0016]任选地，掩膜的材料为SiO
X
。
[0017]任选地，掩膜的材料为SiN
X
和SiO
X
。
[0018]任选地，所述掩膜的厚度为10
‑
1000nm。
[0019]任选地，使用含有碱和制绒添加剂的刻蚀溶液进行刻蚀，所述碱选自KOH或NaOH中的一种或两种。
[0020]任选地，刻蚀温度为50
‑
85℃。
[0021]任选地，正金字塔的底边长度为1
‑
5μm。
[0022]任选地，倒金字塔或嵌入式倒金字塔的底边长度为1
‑
5μm。
[0023]另一方面，本申请还提供一种硅片，所述硅片通过上述任意一种制备方法制备。
[0024]本申请的方法使用化学机械研磨去除金字塔塔尖，可以彻底消除金刚线切割线痕，减少了硅片表面的高低差；同时硅片的制备过程中对基底无损伤，可以形成良好的钝化，从而可以提高太阳能电池的效率。
附图说明
[0025]图1是现有技术造成的损伤示意图；
[0026]图2是现有技术钝化效果示意图；
[0027]图3是现有技术形成的倒金字塔示意图；
[0028]图4是制绒后的绒面结构示意图；
[0029]图5是制备掩膜后硅片的结构示意图；
[0030]图6是去除金字塔塔尖后硅片的示意图；
[0031]图7是制备倒金字塔结构后硅片的示意图；
[0032]图8是制备嵌入式倒金字塔复合金字塔结构后硅片的示意图；
[0033]图9是去掩膜后倒金字塔结构示意图；
[0034]图10是去掩膜后嵌入式倒金字塔复合金字塔结构示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合实施例进一步说明本申请，应当理解，实施例仅用于进一步说明和阐释本申请，并非用于限制本申请。
[0036]除非另外定义，本说明书中有关技术的和科学的术语与本领域内的技术人员所通常理解的意思相同。虽然在实验或实际应用中可以应用与此间所述相似或相同的方法和材料，本文还是在下文中对材料和方法做了描述。在相冲突的情况下，以本说明书包括其中定义为准，另外，材料、方法和例子仅供说明，而不具限制性。以下结合具体实施例对本申请作进一步的说明，但不用来限制本申请的范围。
[0037]现在已经有人研究，采用激光法制备倒金字塔绒面。例如有的研究，利用金字塔塔尖和塔底的高度差通过激光消融工艺只将金字塔塔尖的氧化硅去除，然后再采用碱刻蚀工艺在一面形成倒金字塔。
[0038]但是采用激光法存在2个问题：
[0039]第一，激光的光斑大小是远大于金字塔大小的，利用激光消融工艺去除塔尖氧化层时，不仅会消融塔尖部分，同时金字塔塔身和塔底的氧化层也在激光加工范围内，激光会穿过氧化层对基底材料造成极大损伤，而且在碱刻蚀形成倒金字塔时，这些损伤区域无法
去除，如图1所示。如图2所示，激光法形成的倒金字塔区域的PL测试发黑，会导致形成电池时钝化效果很差，导致电池效率很低。因此，激光法制备倒金字塔一直无法被应用于太阳能电池生产。
[0040]第二，激光的焦深范围是远大于正金字塔的高度的，所以需要仅打开金字塔塔尖处的掩膜，保留其它区域掩膜，对正金字塔本身的高度和大小有相应的要求，正金字塔偏大或者偏小都不能形成倒金字塔。如图3所示，其中图3a、3b、3c正金字塔的底边长度分别为3.8μm、2.6μm、1.6μm。使用绿光纳秒激光消顶后，进行碱刻蚀后表面SEM图像显示，只有在底边长度为2.6μm的正金子塔处形成倒金字塔，其他大金字塔和小金字塔均未形成。
[0041]为了解决上述问题，本申请提供一种硅片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0042]步骤S1：在硅片的一个或两个表面制备正金字塔绒面，
[0043]步骤S2：在具有正金字塔绒面的硅片上制备掩膜，
[0044]步骤S3：采用化学机械抛光工艺去除正金字塔塔顶处的掩膜，
[0045]步骤S4：对去除了正金字塔塔顶处掩膜后的硅片进行刻蚀，以制备倒金字塔绒面。
[0046]步骤S1为通常所说的制绒步骤。在步骤S1中，硅片可以使本领域已知的N型或P型硅片。例如，硅片的电阻率可以为0.1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：在硅片的一个或两个表面制备正金字塔绒面，在具有正金字塔绒面的硅片上制备掩膜，采用化学机械抛光工艺去除正金字塔塔顶处的掩膜，对去除了正金字塔塔顶处掩膜后的硅片进行刻蚀，以制备倒金字塔绒面。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中所述制备方法还包括：在刻蚀步骤后去除硅片上剩余的掩膜，以得到具有倒金字塔或嵌入式倒金字塔绒面的硅片。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中所述制备方法还包括：在硅片的一个或两个表面制备正金字塔绒面之前，对硅片采用化学机械抛光工艺进行处理。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法，其中所述化学机械抛光工艺所使用的抛光液为针对SiN
X
或SiO
X
的抛光液。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的制备方法，其中所述化学机械抛光工艺的抛光时间为0.1
‑
100min。6.根据权利要求1
‑
5中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙勇，孙玉峰，宋鹏，邓旂玘，武禄，杨苗，周天翔，李涛，曲铭浩，徐希翔，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：