[发明专利]增加晶片薄层电阻和/或光电池功率密度水平的溶液

说明书

技术领域

本发明涉及酸性处理组合物和这种酸性处理组合物在处理用于光电池中的薄膜无定形或单晶或多晶硅晶片衬底的方法中的用途，所述晶片衬底在所述晶片衬底的顶面上具有至少一种pn结或np结和部分磷硅酸盐或硼硅酸盐玻璃层，从而增加晶片的薄层电阻和/或由所述晶片制造的光电池的功率密度。

发明背景

硅基太阳能电池，或光电池，要求多个工艺步骤才能将入射光转化为电流。这些步骤中的一个步骤涉及生成发射极，最常见的是通过将磷热驱入(thermal drive-in)至硼掺杂的硅晶片中来完成。这个工艺产生了所谓的死层(dead layer)，其得到生成电荷的高重组率，并且不利于太阳能电池的功率密度水平。此外，该工艺在晶片的顶部产生了一种所谓的磷硅酸盐玻璃(PSG)层，该层中含有磷、硅和氧，并且必须将该PSG层除去才能够进行电池制造。在热驱入工艺后，磷注入深度分布(phosphorous depth profile)表现出从表面延伸至数十或数百纳米深度(取决于工艺条件)的高浓度平台。理想地，近表面的浓度会较高(即10^20-21个原子/cm³)，从而能够很好地接触电极。

多晶光电池生产商的主要目标是降低太阳能电池传递的能量的成本。这一般通过以下两种方式中的一种完成：减少整个电池制造成本和/或提高太阳能电池转换效率。为了实现后一目标，目前的制造工艺在磷扩散后采用一种发射极后蚀刻工艺(post-emitter etch)，通过将晶片浸入HF中除去该PSG层。先前的实验已经表明在HF浸泡后的额外处理可以产生更高的电池效率，最高达0.3％绝对值。目前Mallinckrodt Baker，Inc.的产品(即产品PV-160)用于该额外的步骤中。然而，使用这种产品通常要求在该产品的加热浴(70℃或更高)中处理晶片衬底。

迫切需要提供一种组合物，与目前使用的PV-160产品得到的结果相比，该组合物能够在相同或更少的加工时间内和在降低的温度下通过改进对残留的PSG层的蚀刻以及对死层的更深地蚀刻在太阳能电池中产生更高的功率密度。

发明内容

在本发明的一个实施方案中，本发明提供了用于光电池中的薄膜无定形或单晶或多晶硅晶片衬底的处理方法，从而增加(a)晶片的薄层电阻和(b)由所述晶片制造的光电池的功率密度中的至少一项，所述晶片衬底在其晶片衬底的顶面上具有pn结或np结和/或部分磷硅酸盐和/或硼硅酸盐玻璃层，所述处理方法包括使晶片衬底在足够的温度下与酸性处理溶液接触足够的时间以增加(a)所述晶片的薄层电阻和(b)所述晶片制备的光电池的功率密度中的至少一项，所述溶液包含：

含有以下成分的缓冲氧化蚀刻(BOE)溶液：

约0.1至约20重量％的至少一种四烷基氢氧化铵，

约0.1至约5重量％的乙酸，

约0.1至约5重量％的至少一种非离子型表面活性剂，

约0.1至约5重量％的至少一种金属螯合剂，

约0.1至约20重量％的不含金属的铵离子源(metal free source of ammonium ions)，

约0.01至约20重量％的不含金属的氟离子源(metal free source of fluoride ions)，

加至100％的余量水；

该缓冲氧化蚀刻(BOE)溶液与氧化剂和任选的水以0.01-10/0-100/1的氧化剂/水/BOE溶液的体积比进行混合。具有发射极(emitter)的晶片包括P型硅和N型硅。

尽管该处理可以增加晶片的薄层电阻或光电池的功率密度，但是优选增加这两项。此外，该处理还可以增加由该晶片制造的光电池的效率。

在本发明的另一实施方案中，本发明提供了一种处理用于光电池中的薄膜无定形或单晶或多晶硅晶片衬底的酸性处理溶液，从而增加(a)所述晶片的薄层电阻和(b)由所述晶片制造的光电池的功率密度水平中的至少一项，所述晶片衬底在其晶片衬底的顶面上具有pn结或np结和/或部分磷硅酸盐和/或硼硅酸盐玻璃层，其中所述酸性处理溶液包含以下的混合物：

含有以下成分的缓冲氧化蚀刻(BOE)溶液：

约0.1至约20重量％的至少一种四烷基氢氧化铵，

约0.1至约5重量％的乙酸，

约0.1至约5重量％的至少一种非离子型表面活性剂，

约0.1至约5重量％的至少一种金属螯合剂，

约0.1至约20重量％的不含金属的铵离子源，