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氫氟酸溶液處理碳化硅表面新方法

2023/7/15    來源：    作者：佚名  瀏覽次數(shù)：1508

目前，氮化硅作為優(yōu)良的減反鈍化薄膜，已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)晶體硅太陽電池必不可少的一部分，而在氮化硅表面通過旋涂或者噴涂磷酸等技術(shù)是現(xiàn)今諸如激光摻雜等高效選擇性發(fā)射極太陽電池的重要工序之一。旋涂技術(shù)是通過旋轉(zhuǎn)平臺(tái)將溶液布滿在氮化硅表面；噴涂技術(shù)是將溶液在噴嘴處擊碎成霧狀液滴，由低壓氣流作用出射的液滴散落在氮化硅表面。為了良好的匹配后續(xù)工藝，這些技術(shù)產(chǎn)生的薄膜厚度是納米量級(jí)的，而且液滴之間需要相互連接形成連續(xù)而均勻的薄膜覆蓋在硅片表面，這就對薄膜表面的親水性提出了很高的要求。一種方法是在氮化硅制備工藝中在原位進(jìn)行NH3等離子體表面處理(申請?zhí)?01010231360.4)，使薄膜表面出現(xiàn)極性較強(qiáng)的含氮官能團(tuán)，例如-NH2，-NH等，但是這些官能團(tuán)在空氣中容易被氧化成ONH2，ONH等。另外一種方法是采用氧化性溶液增加氮化硅表面的親水性，例如采用半導(dǎo)體清洗中使用的SC1溶液，SC3溶液，硝酸溶液等，可以改善氮化硅表面與水之間的接觸角。但是這些溶液具有較強(qiáng)的腐蝕性，容易對太陽電池器件中的背面金屬電極造成化學(xué)腐蝕，并且由于化學(xué)溶液的強(qiáng)氧化性操作需要特殊防護(hù)。綜上所述，尋求簡單快捷，改善氮化硅表面親水性的方法對選擇性發(fā)射極晶體硅太陽電池技術(shù)至關(guān)重要。

    發(fā)明專利(申請?zhí)?00910242237.X)采用稀釋的氫氟酸對硅片進(jìn)行清洗。該發(fā)明在硅片清洗流程的最后一步化學(xué)試劑清洗中采用稀釋的氫氟酸對硅片進(jìn)行清洗。氫氟酸清洗液中氫氟酸與水的體積比為HF∶H2O＝1∶300～1∶2000，稀釋的氫氟酸清洗液的清洗時(shí)間為：30秒～1000秒。該發(fā)明的步驟為：APM→DHF→APM→高倍稀釋的氫氟酸。該發(fā)明在具有親水性的硅片表面進(jìn)行氫氟酸溶液的處理，處理之后保持硅片表面原有的親水性。

內(nèi)容:

    本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提出一種獲得高親水性氮化硅表面的方法，優(yōu)化晶體硅太陽電池的制備工藝。

    本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：采用適宜濃度的氫氟酸溶液，確保對氮化硅具有較低的腐蝕速率，以減少處理過程中氮化硅厚度的損失，并在一定時(shí)間內(nèi)迅速處理硅片的氮化硅表面，改善表面親水性。

    使用本發(fā)明方法，經(jīng)氫氟酸作用氮化硅表面后，一方面可將氮化硅表面的非極性基團(tuán)刻蝕掉，例如將氧化的含氮基團(tuán)脫氧變成極性基團(tuán)，同時(shí)暴露出更多的Si-N鍵，這種Si-N鍵是一種極性較高的鍵。這些含氮的基團(tuán)(-NH2，-NH)和有較高極性的Si-N鍵都呈現(xiàn)親水性，減小了薄膜與溶液的接觸角，增加了氮化硅表面的親水性。采用本發(fā)明方法可以簡單地增加表面的親水性，從而在后續(xù)氮化硅表面獲得全面積的均勻噴涂或者旋涂薄膜。

    本發(fā)明方法具體包括以下步驟：

    (1)加水稀釋市售的濃度為40％的氫氟酸，制備質(zhì)量濃度0.5％～3％氫氟酸溶液；

    (2)將步驟(1)制得的氫氟酸溶液置入常規(guī)的頂端裝有滾軸的溶液槽中，使所述的氫氟酸溶液沒過滾軸；

    (3)將硅襯底置于所述的滾軸上，硅襯底的氮化硅面向下與氫氟酸溶液接觸；

    (4)驅(qū)動(dòng)硅片使其隨著滾軸旋轉(zhuǎn)而前進(jìn)，通過調(diào)節(jié)滾軸速度，使氫氟酸處理氮化硅表面的持續(xù)時(shí)間為5～120秒；

    (5)在經(jīng)步驟(4)處理過的氮化硅表面旋涂或者噴涂含磷酸或硼酸的溶液，形成均勻的表面薄膜。

    本發(fā)明在具有疏水性的氮化硅表面進(jìn)行氫氟酸溶液處理，處理之后在氮化硅表面產(chǎn)生許多的極性基團(tuán)，減小了薄膜與溶液的接觸角，從而增加了氮化硅表面的親水性。本發(fā)明采用氫氟酸溶液將原本疏水的氮化硅表面處理為親水的氮化硅表面，對表面的改善程度更大。

    本發(fā)明可以在基本不延長工藝時(shí)間的同時(shí)，方便地增加氮化硅表面的親水性，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，可操作性強(qiáng)