更高Voc HJT制絨清洗工藝如何優(yōu)化？

:在HJT異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)中，異質(zhì)結(jié)及界面決定電池的最終特性。硅襯底是異質(zhì)結(jié)界面的一部分，其品質(zhì)是決定電池性能的關(guān)鍵因素之一。因此制絨清洗工序，需要優(yōu)化電池的陷光性能，有效絨面結(jié)構(gòu)可使入射光在表面進(jìn)行多次反射和折射，延長(zhǎng)光程，增加光生載流子；需要形成潔凈表面，減少硅片表面不潔凈而引入的缺陷和雜質(zhì)，從而降低結(jié)界面處載流子的復(fù)合損失。

制絨清洗為HJT制程首要工序，其主要目的為：利用KOH腐蝕液對(duì)N型硅片進(jìn)行各項(xiàng)異性腐蝕，將Si（100）晶面腐蝕為Si（111）晶面的四方椎體結(jié)構(gòu)（"金字塔結(jié)構(gòu)"），即在硅片表面形成絨面，可將硅片表面反射率降低至12.5%以下，從而產(chǎn)生更多的光生載流子；形成潔凈硅片表面，由于HJT電池中硅片襯底表面直接為異質(zhì)結(jié)界面的一部分，故需形成潔凈硅片表面，從而避免不潔凈引進(jìn)的缺陷和雜質(zhì)而帶來的結(jié)界面處載流子的復(fù)合。

表 1 Jinergy制絨清洗工藝流程

清潔的硅片表面和合理的織構(gòu)化處理是獲得高Voc的前提條件。Jinergy制絨清洗工藝流程見表1。

首先使用SC1對(duì)原硅片表面進(jìn)行清洗，主要去除硅片切割過程中引入的有機(jī)雜質(zhì)、顆粒等污染。SC1藥液，由于H2O2的作用，硅片表面有一層親水性的自然氧化膜(SiO2)，硅片表面和粒子之間可被清洗液浸透，由于硅片表面的自然氧化層與硅片表面的Si被NH4OH腐蝕，因此附著在硅片表面的顆粒便落入清洗液中，從而達(dá)到去除粒子的目的。在 NH4OH腐蝕硅片表面的同時(shí)，H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。

接著使用KOH溶液對(duì)硅片進(jìn)行拋光處理，去除硅片表面切割過程中造成的損傷層。完全去除損傷層后，可大幅度降低硅片表面的界面態(tài)密度，減少硅片襯底的復(fù)合損失。影響拋光效果的主要因素為藥液濃度、工藝溫度、工藝時(shí)間等，可通過工藝參數(shù)調(diào)控拋光處理效果。

制絨為核心清洗步驟，一般HJT電池均使用單晶硅片，單晶硅片一般使用KOH進(jìn)行各向異性腐蝕，形成金字塔絨面。為保證絨面均勻可控，一般需要在添加劑輔助作用下進(jìn)行工藝。

在制絨工序，絨面大小為主要關(guān)注指標(biāo)，一般可通過添加劑的選擇、工藝配比的變化、工藝溫度及工藝時(shí)間等來進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。目前行業(yè)內(nèi)關(guān)于絨面尺寸未達(dá)成一致的結(jié)論（基本在2-10μm范圍內(nèi)），只需同后段工序工藝匹配即可，反射率基本均控制在12.5%以內(nèi)（300-1100nm波長(zhǎng)范圍，D8測(cè)試）。

完成制絨后，使用RCA清洗去除前段清洗中殘留的添加劑物、顆粒物、金屬離子等。為形成潔凈硅片表面，一般先去除有機(jī)物，再溶解氧化層，然后去除顆粒和金屬離子。使用SC1去除顆粒物，使用SC2去除硅片表面的鈉、鐵、鎂、鋅等金屬雜質(zhì)。由于非晶硅薄膜在絨面上沉積的均勻性較差，行業(yè)內(nèi)使用HNO3+HF溶液對(duì)絨面進(jìn)行各向同性腐蝕，將金字塔底部進(jìn)行圓滑處理。

最終通過HF溶液去除表面氧化層，經(jīng)處理后能限制硅片表面在潔凈空氣中被氧化，但仍不能完全阻止自然氧化層的形成。故制絨清洗后的硅片要盡快轉(zhuǎn)移至CVD工序，生產(chǎn)中需將制絨后Q-time時(shí)間壓縮至極致。

由于RCA清洗化學(xué)品耗量較大且廢液處理成本較高，目前行業(yè)內(nèi)開始使用臭氧超純水清洗代替RCA完成硅片制絨后清洗工作。臭氧的氧化還原勢(shì)高于H2O2，可有效去除金屬、顆粒和有機(jī)物，而且不會(huì)增加硅片表面微粗糙度。臭氧清洗在滿足工藝需求的同時(shí)，可降低化學(xué)品耗量及動(dòng)力運(yùn)行成本。

原標(biāo)題:更高Voc，HJT制絨清洗工藝如何優(yōu)化？