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摘要
在这项工作中，臭氧溶解在去离子水中(DIO3)清洗被研究作为一种低成本的替代方法，目前湿化学清洗在高效太阳能电池制造。与高寿命RCA的参考清洗工艺相比，通过简单地向DIO3溶液中加入少量HF和HCl，获得了更高的有效寿命和更低的J0。清洗和钝化的晶片的有效寿命随着在DIO3/HF/HCl清洗溶液中处理时间的增加而增加。即使在清洗后长达一小时的储存时间后，晶片寿命的稳定性使得DIO3/HF/HCl清洗适合工业应用。DIO3/HF/HCl清洗显示出在大规模生产中作为高寿命湿化学清洗工艺的巨大潜力。
介绍
对于高效太阳能电池，如PERC、HIT和IBC电池，硅片表面的有效清洁对于获得高寿命和良好的钝化效果至关重要。太阳能电池生产线和光伏实验室使用的常规湿化学清洗程序通常会消耗大量的化学物质，如H2SO4、硝酸、氟化氢、氯化氢、NH4OH和H2O2.这种化学溶液具有有限的槽寿命，这意味着即使不清洗晶片，在运行通过一定量的晶片或一段时间后，必须混合新的槽以保持有效的清洗。对于对硅表面条件更敏感、钝化要求更高的高效硅太阳能电池，RCA清洗顺序已成为参考。RCA清洗需要更频繁地更换化学品，这大大增加了制造成本。
臭氧是一种强氧化剂，广泛用于医疗消毒。对于半导体和光伏行业，使用臭氧清洗晶圆已经被研究了几年。与传统的湿化学清洗顺序相比，臭氧水溶液清洗结合了出色的清洗效果和潜在的低成本.
实验
使用厚度为190微米、电阻率为160欧姆·厘米的高寿命FZ氮型晶片。在高寿命清洗之前，所有晶片都经过TMAH化学抛光，以完全去除锯伤层。
太阳能电池制造过程中有两个主要的清洁步骤会影响电池性能:预清洁(扩散前)和后清洁(钝化前)。在这个实验中，DIO3/HF/HCl清洗已经被研究用于预清洗和后清洗步骤。对于预清洗，清洗后的晶片或者掺硼或者掺磷。扩散后的荧光图像用于评估清洗质量。对于后清洗，扩散晶片上的BSG和PSG被HF去除。然后使用RCA和DIO3方法清洗晶片，并通过PECVD AlOx/SiNx叠层钝化。使用QSSPC方法在5E15cm-3的注入水平下测量J0和寿命。
结果和讨论
通过测量有效寿命，比较了DIO3/HF/HCl和RCA溶液中不同清洗时间的效果。标准RCA清洗顺序(包括RCA1和RCA2)的清洗时间可长达60分钟。相比之下，5分钟的DIO3/HF/HCl清洗步骤即使没有更好的有效寿命，也会产生相似的结果(见图1)。随着清洁时间的增加，寿命也会延长。在DIO3/HF/HCl中清洗10分钟的晶片获得了5.8毫秒的最高寿命。
在制造过程中，硅晶片会发生各种复杂的污染。污染会发生，但是发生的频率、污染的来源和污染的确切性质通常是未知的。良好的清洁过程必须够清除所有这些可能的污染类型。本文中描述的实验并未证明DIO3/HF/HCl清洗工艺能够去除所有类型的污染物。要实现这个目标，还需要更多的实验。
图1
图2
结论
DIO3/HF/HCl清洗工艺是一种简单、快速、低成本的方法，具有优异的污染物去除能力，可广泛应用于太阳能电池制造，取代传统的化学清洗工序。DIO3/HF/HCl中的5分钟清洁步骤可以达到与参考RCA清洁相同甚至更好的清洁度。实验表明，清洗时间越长，有效寿命越高。DIO3/HF/HCl清洗步骤后的扩散晶片具有比RCA清洗晶片更亮的光致发光图像、更低的J0和更高的寿命。即使在清洗后储存1小时后，晶片寿命也是稳定的。通过DIO3/HF/HCl清洗，不仅可以减少化学品的消耗和处理时间，还可以简化清洗顺序。需要更多的实验来验证新的清洗工艺能够去除所有类型的污染物。
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