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太陽(yáng)能電池的效率可以分為四個(gè)關(guān)鍵要素：最大限度地收集光線，最大化pn結(jié)載流子的數(shù)量，降低正向偏置暗電和有效的電流從單元格傳輸?shù)侥K。硅片上的金屬污染對(duì)載流子的壽命和電池的性能有很大的影響。污染物可以暴露于硅體中，或在暴露在受污染的過(guò)程浴中被引入晶圓中。作為一種提高載體壽命和提高電池效率的手段，消除擴(kuò)散前濕化學(xué)系統(tǒng)的污染至關(guān)重要。這些浴缸中的污染可能導(dǎo)致：不均勻或未蝕刻的晶片，降低蝕刻效率，降低清潔效率，污染物質(zhì)會(huì)從一個(gè)浴室轉(zhuǎn)移到下一個(gè)浴室，增加了水和化學(xué)品的消耗量。
本文將幾種流體處理材料作為擴(kuò)散前化學(xué)物質(zhì)的污染源和它們對(duì)化學(xué)浴的理論污染貢獻(xiàn)。利用技術(shù)和理論來(lái)測(cè)量殘留厚度，以及晶圓上的液體污染水平，可以量化液浴中雜質(zhì)導(dǎo)致的污染水平增加。利用從各種濕材料中提取的實(shí)際數(shù)據(jù)，以及與這些材料接觸的流體量，計(jì)算了理論管道系統(tǒng)的污染量。然后研究了減少再循環(huán)浴中化學(xué)物質(zhì)和成分引入的污染物水平的方法。
污染來(lái)源：濕式處理系統(tǒng)的施工材料：管道、軟管、管道、閥門(mén)、配件、流量計(jì)、容器和過(guò)濾器。晶圓硅片加工中使用的化學(xué)物質(zhì)和硅，錯(cuò)誤的過(guò)濾器可能會(huì)由于化學(xué)物質(zhì)、溫度或流動(dòng)不相容而造成污染。制造清潔度會(huì)產(chǎn)生更清潔的組件。廣泛的清潔濕過(guò)程是必要的，以實(shí)現(xiàn)超清潔的產(chǎn)品。
從管道材料中提取的污染物：圖1比較了預(yù)擴(kuò)散工藝管道中用作濕表面的各種材料的可提取的污染水平。這些數(shù)據(jù)是基于微克/平方米濕潤(rùn)表面的污染物量。這些信息稍后將用于在理論工藝管道系統(tǒng)中產(chǎn)生各種污染物的潛在水平。在再循環(huán)浴中，引入的任何新元素都有可能影響系統(tǒng)的清潔度。該新元素的初始清潔度將決定系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間和在啟動(dòng)時(shí)可能浪費(fèi)的化學(xué)物質(zhì)量。以下是安裝在一個(gè)50升再循環(huán)系統(tǒng)中的兩個(gè)過(guò)濾器的例子。第一個(gè)過(guò)濾器只含有1μg可提取鐵，第二個(gè)過(guò)濾器含有50μg可提取鐵。在啟動(dòng)時(shí)，第一個(gè)過(guò)濾器在浴缸中只誘導(dǎo)20ppt的鐵，而距離第二個(gè)過(guò)濾器只有1000ppt。
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圖1僅用于比較目的。實(shí)際浴污染水平將根據(jù)溫度、化學(xué)類型和其他污染源而變化
硅晶片上污染物的計(jì)算：利用殘余厚度和液體污染水平，可以量化由于液浴中的雜質(zhì)而導(dǎo)致的晶片上污染水平的增加。
管道系統(tǒng)污染分析的示例：利用從各種濕材料中提取的實(shí)際數(shù)據(jù)，以及與這些材料接觸的流體量，計(jì)算了理論管道系統(tǒng)的污染量。
濕工作臺(tái)的污染：對(duì)污染的擔(dān)憂在濕工作臺(tái)更為嚴(yán)重，在濕工作臺(tái)，化學(xué)浴經(jīng)常在不使用過(guò)濾的情況下再循環(huán)，導(dǎo)致污染水平隨著時(shí)間的推移而增加。如果晶圓批次的時(shí)間安排得過(guò)于緊密，晶圓將在受污染的槽中進(jìn)行處理。更高的流量提供了更快的周轉(zhuǎn)，批次可以更快地處理。
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圖2
??該圖顯示了使用過(guò)濾器的典型再循環(huán)浴中顆粒的減少，過(guò)濾器的典型保留99.00-99.99%。根據(jù)過(guò)濾器的準(zhǔn)確滯留量，可能需要5到8次翻轉(zhuǎn)才能將浴槽中的顆粒濃度除以100再循環(huán)浴槽需要高化學(xué)流量和高顆粒保留率，以最大限度地去除污染物，最終導(dǎo)致增加載流子壽命和電池性能。
使用過(guò)濾去除污染物：加工過(guò)程中產(chǎn)生的顆粒應(yīng)在下一批放入熔池之前通過(guò)過(guò)濾從熔池中去除。
本文表明，硅片上的粒子和離子污染可以通過(guò)降低少數(shù)載流子的壽命來(lái)降低光伏太陽(yáng)能電池的性能。污染源可以在大塊硅以及管理擴(kuò)散前紋理腐蝕和清潔步驟的高純度化學(xué)輸送系統(tǒng)中找到。污染將通過(guò)工藝化學(xué)品從配件、管道、閥門(mén)、過(guò)濾器和容器的潮濕表面中提取。這些污染物隨后存在于流體介質(zhì)中，并最終出現(xiàn)在晶片表面。殘留在晶片表面的污染物量取決于幾個(gè)因素，包括流體粘度、化學(xué)去除速率和浴液溫度。盡管晶片上可提取污染物的最大貢獻(xiàn)是化學(xué)物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的污染物的濃度。
這一事實(shí)使得流體處理部件的材料的選擇極其重要。所提供的數(shù)據(jù)顯示，根據(jù)所使用的材料，在化學(xué)分布系統(tǒng)中可以找到廣泛的污染水平。在評(píng)估的材料中，使用PFA的系統(tǒng)流體中污染濃度最低，為0.0036ppm。因此，通過(guò)使用這種高純度的材料，流體處理系統(tǒng)造成的污染水平將降到最低。此外，通過(guò)確定適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾技術(shù)，包括過(guò)濾材料的選擇以及再循環(huán)浴的設(shè)計(jì)和操作，有可能進(jìn)一步減少化學(xué)輸送系統(tǒng)和再循環(huán)浴中存在的污染物量。