11、晶体硅太阳能电池制造工艺详解

晶体硅太阳能电池制造工艺详解

1. 硅片预处理

1.1 锯痕损伤去除

硅片预处理的第一步是锯痕损伤去除（SDR）。将P型单晶硅片（电阻率1 - 3 Ωcm，厚度200μm）放入高浓度（10wt%）的KOH溶液与去离子水（DI - W）的混合液中，在80 - 85°C下处理2 - 3分钟。高浓度KOH对硅进行各向同性蚀刻，去除硅片表面的锯痕损伤。在去离子水中，KOH分解为K⁺和OH⁻离子，硅与KOH发生如下化学反应：
[Si + H_2O + 2KOH \rightarrow K_2SiO_3 + 2H_2O]
在SDR过程中，硅片两面大约各蚀刻掉10μm的硅。之后，用去离子水冲洗硅片4 - 5分钟。

1.2 表面织构化

经过SDR处理的硅片接着进行表面织构化处理。将硅片放入低浓度（1.8wt%）KOH溶液、异丙醇（IPA）作为表面活性剂和去离子水的混合液中，在75 - 80°C下处理35 - 40分钟，然后用去离子水冲洗。硅片的各向异性蚀刻会形成织构化表面。硅的<110>晶面蚀刻速率比<100>晶面快，而<111>晶面蚀刻速率比<100>晶面慢。不同硅晶面的不同蚀刻速率导致在<100>晶面上形成金字塔结构。金字塔的大小取决于KOH和IPA的浓度、温度和反应时间。

1.3 硅片清洗

表面织构化处理后，对织构化硅片进行RCA1和RCA2湿法化学清洗，随后用稀释的HF（1% - 2%）处理。最后，用去离子水冲洗硅片，并用热风干燥机干燥。

硅片预处理的流程如下：