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引言
? ? ? 許多晶圓清洗技術(shù)都在競爭高效太陽能電池處理的使用。有些是從集成電路制造中借鑒而來的，在本工作中，對上述技術(shù)進行了定性比較，并在清潔效率和作為預(yù)擴散清潔的適用性方面對后三種技術(shù)進行了實驗比較，所述預(yù)擴散清潔用于加工效率超過21 %的雙面和IBC n型太陽能電池領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用。
? ? ? 一般認為高效太陽能電池器件，如PERC電池、雙面n型太陽能電池如ISC的BiSoN概念和交叉背接觸(IBC)太陽能電池如ISC的ZEBRA概念需要比標準鋁背表面場太陽能電池更先進的晶片清洗。電池效率在20% (BiSoN) 左右和21% (ZEBRA) 以上，只有在高溫步驟前表面足夠清潔的情況下才能實現(xiàn)。對于這種太陽能電池概念的工業(yè)實施來說，需要直接且成本高效的高通量清潔技術(shù)。
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實驗
? ? ? 清潔效率的比較：根據(jù)圖1清洗使用RENA monoTEX紋理化的晶片。
? ? ? 在所有清洗程序中，使用的稀釋氟化氫(d HF)濃度為2%。POR和工業(yè)清洗液中稀釋的氯化氫濃度為3%，浸泡時間為5分鐘。
? ? ? 在80℃下，在SPM(硫酸過氧化氫混合物)中的浸泡時間為10分鐘。整個POR過程需要45分鐘。對于氟化氫/臭氧浴，使用的氟化氫濃度低于0.5%。使用臭氧發(fā)生器(BMT 803，靜電放電)產(chǎn)生O3，并通過臭氧接觸膜溶解在HF水溶液中。O3濃度通過光度測量(使用BMT 964 AQ)確定為16至20 g/Sm3。
? ? ? 通過添加1份Seluris C和0.2份H2O2 (30%霍尼韋爾Puranal)以及6份去離子水來配制Seluris C浴。將浴加熱至50℃，浸泡時間為5分鐘。不同程序的清潔效率可以在圖2中找到。顯示清洗前后的金屬表面濃度。在1E10至3E10原子/cm2的范圍內(nèi)，元素之間的定量極限不同。
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鋁鈦鉻錳鐵鎳銅
圖2:使用不同清潔程序清潔前后的金屬表面污染。晶片表面上初始濃度最高的元素是銅和鐵(線鋸工藝的殘留物)。所有清洗都顯著降低了這些濃度，工業(yè)清洗順序(鹽酸+氟化氫)留下了最高的銅值。兩種高級清洗順序(氫氟酸/臭氧和硫酸)都達到了與POR類似的低水平。
輸入值見圖3，計算出的清洗液濃度見圖4。
圖3:模擬清洗槽中金屬污染物富集的設(shè)置，假設(shè)晶片污染物是在清洗槽中去除的，而不是在后續(xù)的dHF步驟中。排放和進料:用新鮮的化學(xué)物質(zhì)(浴體積200升)替換每個晶片1毫升。
為了確定槽老化對晶片表面濃度的影響，使用銅和鐵標準溶液(1000克/升，2%硝酸中的原子吸收標準溶液，卡爾·羅斯)添加新配制的清洗槽。對于第一個測量點，加入相當于5 ppb的鐵/銅，第二個測量點加入50 ppb，第三個測量點加入250 ppb(在浴中產(chǎn)生5、55和305 ppb)。將SPM清洗過的晶片分別浸入加標清洗槽中5分鐘和10分鐘。在提取金屬表面污染物用于電感耦合等離子體質(zhì)譜法之前，用水沖洗晶片分析。晶片表面上的銅和鐵的最終濃度可以在圖5中找到。
圖5:鐵(頂部)和銅(底部)的輸出測試結(jié)果?
每個清洗序列的結(jié)束。眾所周知，鐵在稀釋的氟化氫中具有良好的溶解性。然而銅的濃度在我們的檢測限(POR)范圍內(nèi)不同，最高可達600E10原子/cm2。
處理對稱壽命樣品，得到圖8 c)和d)中的結(jié)構(gòu)。受污染的晶圓被擴散(硼和磷)并在兩側(cè)鈍化。用QSS-PC機測量了燒制后的壽命。所得的隱含Voc值相對于銅表面濃度繪制在圖9中。
圖8:從上到下: BiSoN細胞結(jié)構(gòu)；前驅(qū)體結(jié)構(gòu)，研究清洗對整個太陽能電池過程的影響；要研究的對稱壽命樣品結(jié)構(gòu)。
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結(jié)果和討論
? ? ? 高效電池工藝需要更先進的清潔技術(shù)。然而，清潔需要簡單且具有成本效益。兩種替代品被證明適合大規(guī)模生產(chǎn)。根據(jù)實驗結(jié)果推導(dǎo)出ISC·康斯坦茨的高效雙面n型太陽能電池標準工藝擴散步驟之前的臨界銅表面濃度，發(fā)現(xiàn)其在1E12原子/cm2的范圍內(nèi)。
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總結(jié)
? ? ? 需要進一步測試和優(yōu)化，例如，需要重新考慮氟化氫/臭氧的進料+排放條件，因為已經(jīng)達到臨界污染水平。這兩種技術(shù)的下一步是轉(zhuǎn)移到整個細胞過程，并在大規(guī)模生產(chǎn)下測試我們的假設(shè)。