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摘要
? ? ? 在這項(xiàng)工作中，臭氧溶解在去離子水中(DIO3)清洗被研究作為一種低成本的替代方法，目前濕化學(xué)清洗在高效太陽能電池制造。與高壽命RCA的參考清洗工藝相比，通過簡(jiǎn)單地向DIO3溶液中加入少量HF和HCl，獲得了更高的有效壽命和更低的J0。清洗和鈍化的晶片的有效壽命隨著在DIO3/HF/HCl清洗溶液中處理時(shí)間的增加而增加。即使在清洗后長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)的儲(chǔ)存時(shí)間后，晶片壽命的穩(wěn)定性使得DIO3/HF/HCl清洗適合工業(yè)應(yīng)用。DIO3/HF/HCl清洗顯示出在大規(guī)模生產(chǎn)中作為高壽命濕化學(xué)清洗工藝的巨大潛力。
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介紹
? ? ? 對(duì)于高效太陽能電池，如PERC、HIT和IBC電池，硅片表面的有效清潔對(duì)于獲得高壽命和良好的鈍化效果至關(guān)重要。太陽能電池生產(chǎn)線和光伏實(shí)驗(yàn)室使用的常規(guī)濕化學(xué)清洗程序通常會(huì)消耗大量的化學(xué)物質(zhì)，如H2SO4、硝酸、氟化氫、氯化氫、NH4OH和H2O2.這種化學(xué)溶液具有有限的槽壽命，這意味著即使不清洗晶片，在運(yùn)行通過一定量的晶片或一段時(shí)間后，必須混合新的槽以保持有效的清洗。對(duì)于對(duì)硅表面條件更敏感、鈍化要求更高的高效硅太陽能電池，RCA清洗順序已成為參考。RCA清洗需要更頻繁地更換化學(xué)品，這大大增加了制造成本。
? ? ? 臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，廣泛用于醫(yī)療消毒。對(duì)于半導(dǎo)體和光伏行業(yè)，使用臭氧清洗晶圓已經(jīng)被研究了幾年。與傳統(tǒng)的濕化學(xué)清洗順序相比，臭氧水溶液清洗結(jié)合了出色的清洗效果和潛在的低成本.
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實(shí)驗(yàn)
? ? ? 使用厚度為190微米、電阻率為160歐姆·厘米的高壽命FZ氮型晶片。在高壽命清洗之前，所有晶片都經(jīng)過TMAH化學(xué)拋光，以完全去除鋸傷層。
太陽能電池制造過程中有兩個(gè)主要的清潔步驟會(huì)影響電池性能:預(yù)清潔(擴(kuò)散前)和后清潔(鈍化前)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，DIO3/HF/HCl清洗已經(jīng)被研究用于預(yù)清洗和后清洗步驟。對(duì)于預(yù)清洗，清洗后的晶片或者摻硼或者摻磷。擴(kuò)散后的熒光圖像用于評(píng)估清洗質(zhì)量。對(duì)于后清洗，擴(kuò)散晶片上的BSG和PSG被HF去除。然后使用RCA和DIO3方法清洗晶片，并通過PECVD AlOx/SiNx疊層鈍化。使用QSSPC方法在5E15cm-3的注入水平下測(cè)量J0和壽命。
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結(jié)果和討論
? ? ? 通過測(cè)量有效壽命，比較了DIO3/HF/HCl和RCA溶液中不同清洗時(shí)間的效果。標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗順序(包括RCA1和RCA2)的清洗時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)60分鐘。相比之下，5分鐘的DIO3/HF/HCl清洗步驟即使沒有更好的有效壽命，也會(huì)產(chǎn)生相似的結(jié)果(見圖1)。隨著清潔時(shí)間的增加，壽命也會(huì)延長(zhǎng)。在DIO3/HF/HCl中清洗10分鐘的晶片獲得了5.8毫秒的最高壽命。
? ? ? 在制造過程中，硅晶片會(huì)發(fā)生各種復(fù)雜的污染。污染會(huì)發(fā)生，但是發(fā)生的頻率、污染的來源和污染的確切性質(zhì)通常是未知的。良好的清潔過程必須夠清除所有這些可能的污染類型。本文中描述的實(shí)驗(yàn)并未證明DIO3/HF/HCl清洗工藝能夠去除所有類型的污染物。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，還需要更多的實(shí)驗(yàn)。
圖1
圖2
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結(jié)論
? ? ? DIO3/HF/HCl清洗工藝是一種簡(jiǎn)單、快速、低成本的方法，具有優(yōu)異的污染物去除能力，可廣泛應(yīng)用于太陽能電池制造，取代傳統(tǒng)的化學(xué)清洗工序。DIO3/HF/HCl中的5分鐘清潔步驟可以達(dá)到與參考RCA清潔相同甚至更好的清潔度。實(shí)驗(yàn)表明，清洗時(shí)間越長(zhǎng)，有效壽命越高。DIO3/HF/HCl清洗步驟后的擴(kuò)散晶片具有比RCA清洗晶片更亮的光致發(fā)光圖像、更低的J0和更高的壽命。即使在清洗后儲(chǔ)存1小時(shí)后，晶片壽命也是穩(wěn)定的。通過DIO3/HF/HCl清洗，不僅可以減少化學(xué)品的消耗和處理時(shí)間，還可以簡(jiǎn)化清洗順序。需要更多的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證新的清洗工藝能夠去除所有類型的污染物。
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