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摘要

      实验研究了预清洗对KOH/IPA溶液中单晶硅表面纹理化的影响。如果没有适当的预清洗，表面污染会形成比未污染区域尺寸小的金字塔，导致晶片表面纹理特征不均匀，晶片表面反射率不均匀。根据供应商的不同，晶片的表面质量和污染水平可能会有所不同，预清洗条件可能需要定制，以达到一致和期望的纹理化结果。

介绍

      晶体硅的织构化是太阳能电池制造中必不可少的工艺之一。具有良好纹理的表 面可以提高太阳能电池的光吸收效率，这被认为对电池的IQE（内部量子效率），已经开发了许多用于表面纹理化的技术，但是在c-Si（单晶硅）太阳能电池， 的工业生产中通常使用热碱性溶液的各向异性蚀刻。通过适当应用工艺参 数，氢氧化钾（或氢氧化钠）和异丙醇（异丙醇）的湿化学混合物与硅反应，在（100）取向的cSi晶片表面上形成随机金字塔，从而降低总表面反射率。

虽然大部分努力都放在调整纹理化工艺参数以控制金字塔尺寸上，但很少关注晶 片表面质量的变量以及纹理化前表面处理对纹理化结果的影响。本文通过应用各种清洗条件和使用不同供应商的晶片，研究了预清洗对c-Si太阳能晶片碱性织构化的影响，并对实验结果进行了讨论。

实验

      湿法化学工艺是在阿克里翁应用实验室的GAMATM晶圆清洗站进行的。典型的顺序 是纹理前清洗、纹理化和纹理后清洗。在组织化过程之前，使用碱性、酸性或其组合， 在各种预清洁条件下进行分批试验。

      分别在氢氧化钾/异丙醇和氢氟酸/盐酸的固定条件下进行组织化和后清洗。通过重量损失测量技术，使用在停滞气流中操作的微量天平（灵敏度为0.1毫克），探针尺寸为10毫米）的分光光度计测量晶片表面的反射率。为了方便起见，使用950纳米波长的读数来指示测量点的反射率（图la）。为了评估反射均匀性，在每个单独晶片的表面上测量九个点（图lb）,然后计算平均值和标准偏差。使用光学显微镜和扫描电子显微镜技术获得表面形态图像。

图1（a）点測量的典型反射光谱和950纳米处的代表性读数，以及（b）太阳能晶片上相对 于时钟小时位置的九点测量

结果和讨论

      图6显示了织构化蚀刻速率与通过织构化前处理从晶片表面去除的硅总厚度的关系。为了更好的比较，所有测试晶片的纹理化蚀刻速率相对于没有任何预纹理化处理的晶片（即切割晶片）的纹理化蚀刻速率进行标准化。可以看出，在通过预纹理化蚀刻去除了大于10um的表面硅之前，Fwafers的纹理化蚀刻速率几乎没有变化。这.种表面硅的量被认为是由晶片线锯工艺引起的SDZ（锯损伤区）的大部分。SDZ的高能态通常比本体材料引起更活跃的蚀刻反应，因此增加了纹理化的整体蚀刻速率。一旦SDZ被蚀刻掉，硅纹理化蚀刻速率会略微降低。

      实验结果表明,(100) c-Si晶片的碱性织构受衬底初始表面状态的强烈影响。I Gosalvez和Nieminen开发了一个机械模型来描绘c-Si各向异性蚀刻过程中金字塔形小丘的成核和生长，并使用蒙特卡罗模拟来预测金字塔形纹理化过程t ,其结果与已发表的实验观察结果一致。他们在他们的模型中提出，蚀刻溶液中的杂质通过掩蔽表面的硅原子而在小丘的成核中起关键作用。

      在目前的工作中厂分布在晶片表面上的微汚染物， 似乎完美地充当了成核的杂质，增强了污染区域上金字塔的密集形成。因此 ,不均匀分布导致整个晶片的反射率不均匀。作为去除硅表面天然氧化物的有效化学方法，几乎不蚀刻硅的HF-dip步骤似乎不足以去除表面污染，并且对反射率均匀性几乎没有影响。因此，能够对硅产生清洁和蚀刻效果的伪装处理是优选的。由于切割表面通常会出现许多微裂纹，因此表面污染程度可能会超出表面水平，并且可能会因晶圆供应商的清洗、清洁和封装工艺而有很大差异。预清洁步骤可能必须针对进入的晶片的表面质量进行调整 ,以获得一致且期望的纹理化结果。然而，根据实验结果，预清洗步骤不需要进行完全的SDZ去除。

图7 三组不同初始表面状态晶片的织构特征

结论

      本文通过应用不同的清洗条件和使用来自不同供应商的晶片，研究了预清洗对单晶硅 太阳能晶片在氢氧化钾/异丙醇溶液中织构化的影响。实验结果表明，由于缺乏适当的预清洗，相对较小的金字塔优选在污染区域形成，并导致晶片表面上不均 匀的纹理分布。纹理的不均匀性可以通过晶片表面反射率的显著变化来揭示 。此外，根据供应商的不同，晶片表面质量可能会有很大差异，因此在纹理化之前需要进行相对积极的清洁蚀刻工艺，以实现一致的纹理化性能。

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