Al2O3钝化PERC太阳能电池的工业清洗序列

摘要

在本文中，我们研究了测试晶圆和PERC太阳能电池的不同工业适用清洗顺序，并与实验室类型的RCA清洗进行了比较。清洁顺序pSC1、HF/HCl、HF/O3和HF/O3显示出1 ms至2 ms之间的寿命，这与对应于低于15 cm/s的表面复合速度Spass的实验室型RCA清洁相当。pSC1、HF/HCl清洗的使用寿命约为1 ms，而PSG蚀刻的使用寿命约为500 μs，清洗质量较差。

关键词:湿法化学抛光；丝网印刷；PERC太阳能电池；清洁顺序

介绍

   这是一个非常有前景的工业型PERC太阳能电池的工艺流程,其中包括双面纹理化、双面POCl3扩散和单面湿化学抛光。最近报道了基于该工艺流程的PERC太阳能电池的能量转换效率为20.2%[。然而，这些结果是在抛光之后和ALD-Al2O3沉积之前使用实验室类型的RCA清洁来实现的，这在工业工艺流程中是昂贵的。

在本文中，我们评估了更短的清洗顺序，例如。HF/O3在一个步骤中产生类似于RCA清洁的疏水表面。由于采用了单步抛光工艺，这些后续的清洗还需要去除晶片正面的多孔硅，这可能源于抛光工艺。

带有后保护层的PERC电池的清洁顺序

在AlOx/SiNy钝化之前，我们评估了四种不同的工业应用清洗顺序:1) pSC1、HF/HCl；2) pSC1、HF/HCl、HF/O3；3)HF/O3；4)PSG-蚀刻(1% HF)并将结果与实验室类型的RCA清洁进行比较。清洁顺序1和2设计为RCA清洁的缩短版本。伪SC1 (pSC1)清洁采用氢氧化钾/过氧化氢化学，旨在去除有机污染物，类似于RCA清洁中的SC1。氢氟酸/盐酸清洗去除金属污染物，类似于RCA清洗程序中的SC2清洗。pSC1和HF/HCl清洁是众所周知的典型工业清洁，分别在纹理化之前和之后。在清洁顺序中，由臭氧形成的二氧化硅被氟化氢化学去除。硅晶片表面的蚀刻可能会从表面去除污染物。选择PSG蚀刻是因为它是在磷扩散之后和铝丝网印刷之前应用的标准全面积铝BSF生产工艺的典型清洁。为了评估清洗顺序对后续背面钝化的影响，我们制作了测试晶片，用于测量有效寿命，如图1所示。1a)。使用1.5ωcm浮区(FZ)材料，用上述5种清洗顺序清洗这些晶片。然后在两侧沉积AlDa 3/PEVD-SiNx钝化层叠层。烧制步骤后，使用辛顿寿命测试仪测量。

图2显示，使用RCA清洗或基于HF/O3的清洗序列之一可获得1-2 ms的最高寿命。使用Spass=W/2* τeff，这对应于8-15厘米/秒的表面复合速度。用pSC1 + HF/HCl清洗的两个晶片显示出700 μs和1200 μs的较低寿命，产生12-20 cm/s的Spass值。PSG蚀刻的最低寿命约为500 μs，相当于30 cm/s的Spass，这可能是由于金属污染物去除不足。

 结论

我们在测试晶片上证明，在Al2O3/SiNx钝化之前，HF/O3终止的清洗顺序，如pSC1、HF/HCl、HF/O3或HF/O3，导致有效寿命> 1 ms，相应的表面复合速度Spass< 15 cm/s。因此，应用这些清洁顺序的PERC太阳能电池显示出小于50厘米/秒的有效表面复合速度Srear。然而，在工业批量型清洁工具上，使用清洁顺序pSC1、HF/HCl获得了20.4%的最高参考PERC电池效率，这与使用实验室型RCA清洁的PERC电池相当。HF/O3终止清洗导致PERC电池效率稍低，这可能是由于发射极的非预期回蚀，这需要进一步优化。然而，当使用抛光的PERC电池的工艺流程时，钝化层沉积之前的清洁顺序也需要从晶片正面去除多孔硅。