[发明专利]基底处理方法、基底和用于实施该方法的处理装置

说明书

应用领域和背景技术

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于处理基底特别是太阳能电池晶片的方法。本发明还涉及一种已采用这种方法处理的基底特别是太阳能电池晶片以及用于实施该方法的处理装置。

例如在制造传统的带有单晶或多晶的p-Si晶片的太阳能电池时，通常借助蚀刻过程对表面进行纹理化处理，用于改善其吸附特性。例如对于单晶硅来说，这种蚀刻过程利用氢氧化钠溶液或苛性钾溶液与异丙醇的混合物来进行。多晶硅利用氢氟酸和硝酸的溶液来蚀刻。随后进行其它蚀刻-清洁步骤。用于在锯割基底之后消除锯割损伤的蚀刻和用于清洁的标准过程规定，首先用DI水进行清洁，然后用前述溶液进行纹理化处理和锯割损伤蚀刻。之后又利用DI水进行清洁，随后进行KOH蚀刻或NaOH蚀刻，以便去除可能存在的由多孔硅和SiN复合物构成的薄层。之后又利用DI水进行清洁，随后进行HCl蚀刻，用于中和并去除金属残余痕迹。随后进行HF蚀刻，再次利用DI水进行清洁，随后进行干燥。然后使得硅晶片表面为后续的扩散过程做好准备。

在扩散过程中，由于磷扩散到约0.5μm的深度而在硅中产生pn结。然后，pn结在太阳能电池的工作中将通过光形成的载流子分开。为了产生这种pn结，在炉中将晶片加热到约800℃~950℃，其中存在磷源。在这种情况下，磷渗入到硅表面中，从而产生掺杂有磷的层。该层是反向导通的，这与正向导通的掺杂硼的基极相反。在该过程中，在表面上产生磷玻璃，在后续步骤中利用HF酸进行蚀刻来去除这种磷玻璃。接下来敷设整整80nm厚的通常由SiN:H构成的层，用于减少反应和钝化硅表面。最后，采用网印等方法在正面和背面上敷设金属触点。然而这里的缺点是，H₂O分子会渗入到SiO₂结构中，因而得到在质量上并非最佳的氧化物。对这种钝化表面的载流子寿命的检测表明，例如相比于以热方式制得的氧化物，品质显著恶化。

目的和实现方案

本发明的目的在于，提出开头部分所述的方法及其应用和以此处理的太阳能电池和相应的处理装置，借此能避免现有技术的问题，特别是改善基底尤其是太阳能电池晶片的质量。

采用具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求7的特征的应用、具有权利要求8的特征的太阳能电池晶片和具有权利要求11的特征的处理装置，即可实现该目的。本发明的有利的以及优选的设计方式是其它权利要求的所述内容，下面对其予以详述。在这里，有些特征仅仅针对本发明的某个主要方面予以提及，但这些特征可以独立于该方面而适用于本发明的所有方面。权利要求所述内容明确地引用为说明书的内容。此外，本申请人的2008年9月15日的优先权申请DE 102008048540.3的内容明确地引用为本说明书的内容。

在该方法中，对基底进行多次蚀刻，其间使用水或DI水进行多个清洁步骤。根据本发明，最后（abschlie?end）对基底进行干燥和加热，以便尽可能地去除表面的水，用于干燥基底。接下来，利用至少含有少量臭氧的气体混合物，对基底或其表面进行氧化。由此可以在所谓的干式氧化中避免H₂O分子会渗入到硅层中，这与以前的湿式氧化恰好相反。在此可以用受热的气体混合物进行干燥和加热。

在氧化或所谓的干式氧化时，最好能使用含有N₂、O₂或O₃的气体混合物作为承载气体（Tr?gergas），例如也可以使用由多种这些化合物构成的混合物。

尽管原则上也可以在室温下进行干燥和加热，但最好在较高的温度进行加热，例如加热到至少50℃。特别是最好加热到至少100℃~150℃。

根据本发明的一种设计方案，在基底的干燥和加热步骤之前，还进行利用DI水的另一清洁步骤，即例如在后来的HF蚀刻之后。

该方法最好以在线（In-Line）方式实施，替代地以批处理方式实施。由此可实现较高的产量，且能高效地实施。

虽然上述方法可以用于多种目的。但特别有利的是，它用于加工太阳能电池或太阳能电池晶片的基底。前述在线方式或批处理方式恰好也适合于此，以便大量地进行加工。

采用本发明的方法处理过的太阳能电池晶片可以具有由硅构成的经过如此处理的层。替代地，它可以完全由硅材料构成。