CN103828064A - 太阳能电池用晶片、太阳能电池用晶片的生产方法、太阳能电池的生产方法和太阳能电池模块的生产方法 - Google Patents

太阳能电池用晶片、太阳能电池用晶片的生产方法、太阳能电池的生产方法和太阳能电池模块的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池用晶片，所述太阳能电池用晶片可以使用用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片来生产，所述太阳能电池用晶片可以用于制造具有高转换效率的太阳能电池。在本发明的由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片生产且在酸纹理处理前的太阳能电池用晶片中，在所述太阳能电池用晶片的至少一个表面，不存在非晶形层，且残留由使用固定磨粒线锯的切割而引起的不规则结构。

Description

太阳能电池用晶片、太阳能电池用晶片的生产方法、太阳能电池的生产方法和太阳能电池模块的生产方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池用晶片、太阳能电池用晶片的生产方法、太阳能电池的生产方法、和太阳能电池模块的生产方法。本发明尤其涉及利用固定磨粒线锯(bonded abrasive wire)切割的多晶半导体晶片生产的太阳能电池用晶片，所述太阳能电池用晶片可用于制造具有高转换效率的太阳能电池。
背景技术
通常，太阳能电池使用以硅晶片或其它半导体晶片来制造。为了提高太阳能电池的转换效率，必需减少由太阳能电池的光接收表面反射的光和透过太阳能电池的光。例如，在使用硅晶片来制造晶体太阳能电池的情况下，由于硅晶片对于光电转换有效的可见光的透过率低，所以为了提高转换效率，重要的是将作为光接收表面的硅晶片表面的可见光的反射损失降低，从而有效地将入射光捕获在太阳能电池中。
用于降低硅晶片表面上的入射光的反射损失的技术包括在表面上形成抗反射膜的技术和在表面形成不均匀结构诸如被称作纹理结构(textured structure)的微小尺寸的椎体不规则结构（irregularities）的技术。关于后者技术，在表面形成纹理结构的方法适合用于单晶硅，表现为利用碱性溶液对(100)单晶硅表面进行蚀刻的方法。该方法利用(111)面的蚀刻速度比(100)面、(110)面的蚀刻速度慢。作为后者技术，用酸溶液的各向同性的蚀刻也是已知的。用酸溶液的蚀刻利用了含有硝酸和氢氟酸的酸，从而进行以下反应，其中将硅表面氧化为SiO2，然后用氢氟酸溶解该SiO2。当用碱性溶液蚀刻表面上结晶方向不均一的多晶硅晶片时，仅在晶片表面上暴露(100)面的晶粒上形成纹理结构，而在其它晶粒上则无法充分形成纹理结构。因此，在多晶硅晶片上主要通过酸溶液的蚀刻来形成不均一结构。在本说明书中，以后将为了降低反射损失而用酸溶液蚀刻多晶晶片表面的处理称作“酸纹理处理”。
此处，聚焦于仅通过用酸溶液蚀刻多晶硅基板的表面无法获得充分的填充因子(fill factor)，JP 2005-136081 A (PTL 1)公开了太阳能电池晶片的生产方法，其包括在酸纹理处理前利用碱性溶液诸如NaOH将多晶硅基板的表面蚀刻至7 μm以上的步骤。在从结晶块切下后，立即在硅晶片的表面上产生切割损伤。专利文献1中进行的利用碱性溶液的蚀刻的程度，使得可以去除由于该切割加工引起的损伤。具体而言，在通过碱处理将切割引起的损伤去除后，通过用酸溶液的蚀刻形成不均一结构，从而使用该晶片作为其基板而制造太阳能电池。
此处，将多晶半导体块切割而获得多晶半导体晶片的方法广泛分为两种类型：使用游离磨粒(free abrasive grains)(游离磨粒切割(free abrasive cutting))的方法和使用固定磨粒(bonded abrasive grains)(固定磨粒切割(bonded abrasive cutting))的方法。在游离磨粒切割中，将含有磨粒的浆料用作工作液，在向线连续供给浆料的同时使线移动。通过利用线的移动而送至待切割部分的浆料的研磨作用将多晶半导体块切片。然而，游离磨粒切割具有一些问题，诸如切割速度慢，这是因为使用浆料作为工作液。因此，近年来，使用固定磨粒线锯来切割多晶半导体块的固定磨粒切割已经引起注意。在固定磨粒切割中，使用其中用树脂或通过电镀而使磨粒固定的线锯(被称作“固定磨粒线锯”)进行切片。具体而言，使用固定磨粒线锯，通过固定至线表面的磨粒的研磨作用将多晶半导体块切片。因此，可使用不含磨粒的工作液(冷却剂)，其可以解决游离磨粒线锯的由浆料引起的问题。
引用列表
专利文献
PTL 1: JP 2005-136081 A。
发明概述
(技术问题)
然而，已经明显的是，由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片生产的太阳能电池，与由通过游离磨粒切割法切割的多晶半导体晶片生产的太阳能电池相比，具有较低的转换效率。因此，使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片目前没有被用作太阳能电池用晶片。因此，已经期望由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片来生产具有高转换效率的太阳能电池的方法。
鉴于上述问题，本发明的一个目的在于提供由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片(所述晶片可用于制造具有高转换效率的太阳能电池)生产的太阳能电池用晶片和其生产方法，以及包括该晶片生产方法的太阳能电池的生产方法和太阳能电池模块的生产方法。
(解决问题的方案)
为了实现上述目的，本发明人进行许多研究后发现，当使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片的表面在实施酸纹理处理前处于特定条件时，通过随后实施酸纹理处理可形成良好的不均一结构。因此，本发明人发现，可有效地降低晶片表面的光的反射损失，并且可提高使用该晶片生产的太阳能电池的转换效率，从而完成本发明。本发明基于上述发现而完成。
为了实现上述目的，本发明主要包括以下组分。
(1) 酸纹理处理前(被酸纹理处理前)的太阳能电池用晶片，其由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片生产，
其中在所述太阳能电池用晶片的至少一个表面上，不存在非晶形层、且残留由使用所述固定磨粒线锯的切割而引起的不规则结构。
(2) 由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片生产酸纹理处理前的太阳能电池用晶片的方法，
其中使包含含有N作为构成元素的碱的碱性溶液与所述多晶半导体晶片的至少一个表面接触而蚀刻所述多晶半导体晶片的至少一个表面，使得在所述至少一个表面不存在非晶形层、且残留由使用所述固定磨粒线锯的切割而引起的不规则结构。
(3) 根据上述(2)所述的太阳能电池用晶片的生产方法，其中所述碱性溶液包含过氧化氢。
(4) 根据上述(2)或(3)所述的太阳能电池用晶片的生产方法，其中所述碱性溶液包含表面活性剂。
(5) 太阳能电池用晶片的生产方法，包括对根据上述(2)至(4)中任一项生产的所述太阳能电池用晶片的所述至少一个表面进行酸纹理处理的步骤。
(6) 太阳能电池的生产方法，除了根据上述(5)所述的太阳能电池用晶片的生产方法的步骤以外，进一步包括由所述太阳能电池用晶片生产太阳能电池的步骤。
(7) 太阳能电池模块的生产方法，除了根据上述(6)所述的太阳能电池的生产方法的步骤以外，进一步包括由所述太阳能电池生产太阳能电池模块的步骤。
(本发明的有利效果)
根据本发明，由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片生产具有无非晶形层的表面的太阳能电池用晶片，其中所述太阳能电池用晶片残留使用固定磨粒线锯的切割而引起的不规则结构；通过随后的酸纹理处理，在晶片表面上可以形成尺寸和分布均匀的不均一结构；并且通过使用该太阳能电池用晶片可制造具有高转换效率的太阳能电池。
附图简述
图1(a)至图1(c)是说明根据实施例8的多晶硅晶片表面的SEM图像，其中(a)显示使用固定磨粒线锯从多晶硅切割后的晶片表面，(b)显示随后用包含1.5% NH4OH和1.5% H2O2的碱性溶液进行蚀刻处理的晶片表面，(c)显示进一步进行随后酸纹理处理蚀刻的晶片表面。
图2(a)和2(b)是说明根据实施例12的多晶硅晶片表面的SEM图像，其中(a)显示通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅而获得的晶片表面，所述晶片已经用包含2.0% KS-3050和0.1% KOH的碱性溶液进行蚀刻处理，图(b)显示随后进行酸纹理处理的晶片表面。
图3(a)和3(b)是说明根据比较例9的多晶硅晶片表面的SEM图像，其中 (a)显示通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅后获得的晶片表面，所述晶片随后用碱性溶液进行蚀刻处理，(b)显示随后进行酸纹理处理的晶片表面。
图4是说明根据比较例1的多晶硅晶片表面的SEM图像。该晶片是通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅获得的，并且没有用碱性溶液蚀刻而进行酸纹理处理。
图5显示没有进行酸纹理处理的多晶硅晶片表面的拉曼光谱结果。(a)、(b)和(c)分别对应于实施例7、实施例8和实施例12中通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅并且进行碱性溶液的蚀刻处理而获得的晶片表面，并且(d)对应于比较例1中通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅而获得的晶片表面。
实施方案的描述
现在将更详细描述本发明。首先，本发明中使用的多晶半导体晶片没有特别限定，可以使用太阳能电池生产中通常使用的半导体晶片。例如，可以使用通过将多晶硅结晶块切片而获得的多晶硅晶片。现在将以蚀刻多晶硅晶片来生产多晶硅太阳能电池用晶片的方法为例来描述本发明。
(太阳能电池用晶片)
本发明的一个实施方案是由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片生产的太阳能电池用晶片，其晶片没有进行酸纹理处理。本文中，“太阳能电池用晶片”是指用于生产太阳能电池而对其至少一个表面进行蚀刻处理的多晶半导体晶片。该一个表面作为太阳能电池的光接收表面。根据本发明的太阳能电池用晶片的特征在于，在一个表面不存在非晶形层，且残留由固定磨粒线锯的切割而引起的不规则结构。
以下将以具体例描述采用上述本发明的特征性结构的技术意义以及操作和效果。
根据本发明人的研究，如预期地，由对通过用固定磨粒线锯切割制备的多晶硅晶片进行已知的酸纹理处理而获得的太阳能电池用晶片生产的太阳能电池的转换效率，比由对通过游离磨粒切割法切片获得的多晶硅晶片进行相同的酸纹理处理而获得的太阳能电池用晶片生产的太阳能电池的转换效率要低。观察已经进行酸纹理处理的前述晶片的表面，如图4中显示，发现在晶片表面形成的不规则结构的尺寸和分布不均匀。
此处，图1(a)显示使用固定磨粒线锯切割后不久的多晶硅晶片表面。如图1(a)中显示，在晶片表面不均一地形成由使用固定磨粒线锯的切割引起的不规则结构，并且沿着线的移动方向(图中的横向)，形成由切片引起的不规则结构，以具有如条纹模式的方向。根据本发明人所作的研究，在切片引起的不规则结构相对较少且较小的区域(光滑部)形成非晶形层。非晶形层抑制酸纹理处理的蚀刻反应的进行。因此，当对该表面进行酸纹理处理时，如上述图4中，因为蚀刻不可能进行，所以在光滑部难以形成不规则结构，然而在无非晶形层的区域(其中明显形成相对大的不规则结构的区域)容易形成不规则结构，因为蚀刻可能进行。这归因于不规则结构的尺寸和分布的不均一。
鉴于上述情况，本发明人考虑在对使用固定磨粒线锯切割的多晶硅晶片进行酸纹理处理前，将上述非晶形层去除。上述专利文献1中，尽管没有使用固定磨粒线锯切割晶片，但是在通过用碱性溶液蚀刻至7μm以上的深度而将切片引起的不规则结构去除后，进行酸纹理处理。因此，该方法适合于使用固定磨粒线锯切割的多晶硅晶片。然而，已经进行酸纹理处理的表面具有不均匀不均一的结构，并且发现获得的太阳能电池的转换效率没有明显提高。
此处的表面状态如下。首先，用碱性溶液去除由于切片引起的不规则结构的表面具有如图3(a)显示的形状，使得暴露多晶硅的晶体表面。具体而言，在多晶硅晶片的由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构的下方，具有各种结晶方向的表面。当将晶片蚀刻至使得不规则结构和非晶形层被一起去除的程度，也将表面的晶体部分蚀刻，这导致在晶片表面各种晶体表面暴露的不均匀的表面概况。例如，具有(100)表面的晶体方向的部分形成锥形的纹理结构，然而(110)表面的部分形成具有(111)侧面的深沟；因此，在晶片表面不均一结构是不均匀的。当对此类太阳能电池用晶片进行酸纹理处理时，发现晶片表面的概况如图3(b)所示，使得在碱处理后残留不均匀的不均一结构。当在表面上形成电极时，晶粒之间表面的不规则状态不同，这导致电阻不同。因此，本发明人得出由该晶片生产的太阳能电池无法获得高转换效率的结论。
基于以上发现，本发明人获得如下。在酸纹理处理前，不将由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构去除而暴露结晶表面，而是可通过仅将形成在表面上的非晶形层去除来有意地残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构。因此，可通过酸纹理处理而在晶片表面形成均匀的纹理结构。
根据本发明的太阳能电池用晶片具有至少一个无非晶形层的表面，且在至少一个表面上残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构。图1(a)至图1(c)，图2(a)和图2(b)是各自说明多晶硅晶片表面的SEM图像。图1(a)显示通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅后立即获得的晶片表面。图1(b)和图2(a)各自显示通过仅将非晶形层去除而残留由使用固定磨粒线锯的切片引起的不规则结构的本发明的太阳能电池用晶片的表面。
图1(c)和图2(b)各自显示在进行酸纹理处理后不久的根据本发明的太阳能电池用晶片的表面，其中发现，与图3(b)和图4相比，在晶片整个表面形着均匀的不均一结构。因此，对根据本发明的太阳能电池用晶片进行酸纹理处理可以在整个表面形成尺寸和分布均匀的不规则结构，因此，可以生产具有高转换效率的太阳能电池。
此处，本发明中如下确定是否存在非晶形层。当在通过拉曼光谱法测定的420 cm-1至480 cm-1的拉曼光谱范围内观察到肩峰时，则确定存在非晶形层。另一方面，如果在420 cm-1至480 cm-1的范围内没有观察到肩峰，则确定在晶片表面不存在非晶形层。
(太阳能电池用晶片的生产方法)
根据本发明的太阳能电池用晶片的生产方法的实例包括特征在于如下的方法：使包含含有N(氮)作为构成元素的碱的碱性溶液，与使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片的至少一个表面接触，以进行蚀刻至以下状态，其中至少一个表面没有非晶形层，且残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构。
进一步，通过向上述方法中添加酸纹理处理步骤，可以形成提供有能够抑制反射损失的均匀的不均一结构的太阳能电池用晶片。
不同于使多晶硅晶片进行碱处理而去除切割损伤以获得太阳能电池用晶片和通过酸纹理处理在太阳能电池用晶片上形成不均一结构的技术，本发明基于以下与常规方法显著不同的技术理念。对太阳能电池用晶片进行酸纹理处理，所述太阳能电池用晶片通过用特定碱性溶液蚀刻而选择性去除非晶形层，从而通过组合特定的碱处理与酸纹理处理，在整个晶片表面形成最佳的不均一结构。这使得使用利用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片来制造具有高转换效率的太阳能电池成为可能。
根据本发明人所作的研究发现，尽管在使用固定磨粒线锯切割的此类晶片中通过用酸溶液蚀刻而形成的不规则结构的尺寸和分布可能是不均匀的，但是通过用包含含有N作为构成元素的碱的碱性溶液选择性蚀刻晶片表面的非晶形层，随后实施酸溶液的蚀刻，可以使不规则结构的尺寸和分布变得均匀。
非晶形层优先用包含含有N作为构成元素的碱的碱性溶液来去除。非晶形层也可以用给定的碱性溶液或酸溶液去除。然而，当在尽可能保留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构进行酸蚀刻时，可以获得具有所需纹理的太阳能电池用晶片。因此，为了在尽可能保留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构的情况下将抑制酸纹理处理的非晶形层去除，需要使用包含含有N作为构成元素的碱的碱性溶液的处理。
含有N的碱的实例包括氨、肼、氢氧化四烷基铵和胺。在氢氧化四烷基铵中，每个烷基部分优选含有1-3个碳原子，尤其优选使用氢氧化四甲基铵(TMAH)。胺可以是伯胺、仲胺和叔胺中的任一种，其中每个烃基优选含有1-3个碳原子。也可以是其中每个烃基的至少一个氢原子被OH基取代的烷醇胺。作为胺，例如可以使用甲胺、二甲胺或三甲胺。
进一步，在本发明中，在不残留非晶形层且残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构的程度来进行蚀刻；因此，在控制蚀刻深度的方面，优选使用含有过氧化氢的碱性溶液，从而降低蚀刻速度。碱性溶液可以含有例如0.1质量％-6.0质量%，优选0.1质量％-3.0质量％，更优选1.5质量％-3.0质量％的过氧化氢。
为了降低蚀刻速度，也可以在碱性溶液中含有表面活性剂。表面活性剂没有具体限定，只要该组分不会极端降低用含有N的碱进行蚀刻的反应性即可；然而，表面活性剂优选为阴离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂，优选包括分子量为1000以下的聚合物。此外，尤其优选含有氨基乙醇的表面活性剂。
作为含有表面活性剂的碱性溶液，例如可以使用Kao Corporation生产的CLEANTHROUGHTM KS-3050 (以下称为“KS-3050”)。KS-3050是含有氨基乙醇的表面活性剂，并且是含有作为烷醇胺的2-氨基乙醇的溶液。当将KS-3050单独用作碱性溶液时，蚀刻取决于KS-3050的浓度和处理时间。浓度优选为例如0.1质量％-10质量％的范围内，更优选为1质量％-5质量％的范围内，仍更优选为2质量％-3质量％的范围内。小于0.1质量％的浓度无法确保充分的蚀刻，或者耗费太长时间，而超过10质量％的浓度增加成本，并且在随后步骤中不可能通过清洗而完全去除表面活性剂。为了增加KS-3050的反应速度，可以添加1质量％以下的KOH。添加的量优选为1质量％以下，因为更高的量可能消除优先蚀刻非晶形层的效果。
用碱性溶液处理的时间，即，使晶片表面与碱性溶液接触的时间没有具体限定，只要没有非晶形层且残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构即可。例如处理时间优选为约3分钟-30分钟，更优选为5分钟-20分钟，最优选为5分钟-10分钟。
进一步，用于蚀刻的碱性溶液中含有N的碱的浓度没有具体限定，只要可以进行蚀刻使得没有非晶形层且残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构即可。例如，浓度优选为0.1质量％-3.0质量％的范围内，更优选为1.0质量％-2.5质量％的范围内，最优选为1.5质量％-2.0质量%的范围内。
此外，用碱性溶液蚀刻的处理温度没有具体限定，只要可以进行蚀刻使得没有非晶形层且残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构即可。例如，处理温度可以为30℃-50℃，优选为35℃-45℃。
对于用于酸纹理处理的酸溶液，优选使用含有氢氟酸和硝酸的水溶液。例如，酸溶液可优选为其中混合浓度为50质量%的氢氟酸、浓度为70质量％的硝酸和水的酸溶液。氢氟酸和硝酸的最终浓度分别优选为1质量％-10质量％和10质量％-50质量％，分别更优选为3质量％-6质量％和20质量％-40质量％。
使处理溶液与晶片表面接触的方法的实例包括浸渍涂布法和喷雾涂布法。或者，可以使用使处理溶液滴下至作为光接收表面的晶片的一个表面上的浇铸法。
以上已经描述了根据本发明的太阳能电池用晶片的生产方法及其操作和效果。该生产方法的一个额外优势在于不必完全去除由切片引起的缺陷。具体而言，与常规技术相比，来自晶片的机械加工余量明显更少，其导致材料损失降低；从而可提供廉价的太阳能电池。
(太阳能电池的生产方法)
除了至此所述的根据本发明的太阳能电池用晶片的生产方法的步骤以外，根据本发明的太阳能电池的生产方法进一步包括使用该太阳能电池用晶片生产太阳能电池的工序。电池生产工序至少包括通过掺杂剂扩散热处理形成pn接面（pn junction）的步骤，和形成电极的步骤。在掺杂剂扩散热处理中，使磷热扩散至p型基板。
注意，形成pn接面的步骤也可以在根据本发明的蚀刻工序前进行。换言之，切片后，在已经通过掺杂剂热扩散处理形成pn接面的状态下，在晶片上进行根据本发明的蚀刻工序。可以通过在因此获得的太阳能电池用晶片上形成电极而生产太阳能电池。
根据本发明的太阳能电池的生产方法，可以获得在电池的光接收表面上入射光的反射损失降低且具有高能量转换效率的太阳能电池。
(太阳能电池模块的生产方法)
除了上述太阳能电池的生产方法的步骤以外，根据本发明的太阳能电池模块的生产方法进一步包括使用该太阳能电池生产太阳能电池模块的工序。生产模块的工序包括：排列多个太阳能电池且将电极配线的步骤，在强化玻璃基板上排列经配线的太阳能电池且使用树脂与保护膜将其密封的步骤，以及组装铝架而将终端电缆与配线电力连接的步骤。
根据本发明的太阳能电池模块的生产方法可以抑制太阳能电池的光接收表面的入射光的反射损失，且因此获得具有高能量转换效率的太阳能电池模块。
因此，已经描述了本发明以显示典型实施方案的实例。然而，本发明并不限定于这些实施方案，并且可以在本发明的范围内以各种方式进行改变。
[实施例]
为了进一步阐明本发明的效果，将讨论下述实施例和比较例的比较性评估。
<样品制备>
(实施例)
首先，通过使用固定磨粒线锯切片制备156 mm的方形p型多晶硅晶片(厚度：0.2mm)。在表1中显示的温度和时间条件下将晶片浸渍于表1的碱性溶液中。然后，用水洗涤晶片，在氮气环境下使其干燥，从而生产本发明的太阳能电池用晶片。然后，使用通过以1:4:5(体积比)混合50质量％氢氟酸、70质量%硝酸和水制备的酸溶液，在室温下进行3分钟蚀刻处理，然后使晶片干燥。
(比较例1)
首先，通过使用固定磨粒线锯切片制备156 mm的方形p型多晶硅晶片(厚度：0.2mm)。在不进行碱性溶液蚀刻的情况下，使用通过以1:4:5(体积比)混合50质量％氢氟酸、70质量%硝酸和水制备的酸溶液，在室温下进行3分钟蚀刻处理，然后使晶片干燥。从而生产根据比较例1的太阳能电池用晶片。
(比较例2)
首先，通过使用游离磨粒线锯切片制备156 mm的方形p型多晶硅晶片(厚度：0.2mm)。在不进行碱性溶液蚀刻的情况下，使用通过以1:4:5(体积比)混合50质量％氢氟酸、70质量%硝酸和水制备的酸溶液，在室温下进行3分钟蚀刻处理，然后使晶片干燥。从而生产根据比较例2的太阳能电池用晶片。
(比较例3-9)
使用表1中显示的溶液作为碱性溶液，并且碱性溶液的处理时间如表1中所示，除此之外，以与实施例相同的方式生产根据比较例3-9的太阳能电池用晶片。
<评估1:非晶形层残留评估>
使用激光拉曼光谱仪(JOBIN YVON S.A.S.制造的LabRAM HR-80)在实施例和比较例中获得的酸纹理处理前的各多晶硅晶片表面上进行拉曼光谱分析。图5显示了部分测定结果。(a)、(b)和(c)分别对应于实施例7、实施例8和实施例12中通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅并且进行碱性溶液的蚀刻处理而获得的晶片表面，并且(d)对应于比较例1中通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅而获得的晶片表面。如上所述，420 cm-1-480 cm-1范围内的肩峰表示残留非晶形层。该范围的肩峰在图5(d)中出现，但在图5(a)-(c)没有出现。这显示，在使用固定磨粒线锯切割的晶片上存在非晶形层(比较例1)，而在通过碱性溶液处理获得的根据本发明的太阳能电池用晶片上不存在非晶形层。
如图5(a)-5(c)和图5(d)的比较明显可见，420 cm-1-480 cm-范围内的光谱行为根据非晶形层的存在而明显不同。进一步，在如图5(a)-5(c)所示的其它实施例中观察到相同的光谱行为，并且因此确认不存在非晶形层。同样，在比较例4、6、7和9中，由于进行使用碱性溶液的蚀刻处理使得去除了由切片引起的不规则结构，所以自然没有发现非晶形层。另一方面，在比较例3、5和8中，出现与图5(d)相同的光谱行为；因此，发现用碱性溶液处理不足以完全去除非晶形层。注意，由于比较例2中使用游离磨粒进行切片，所以从开始就不存在非晶形层。
<评估2:不均一结构的观察和分析>
使用扫描电子显微镜(SEM)观察实施例和比较例的晶片表面。以下显示典型实例。
图4是说明根据比较例1的多晶硅晶片表面在酸溶液纹理处理后的SEM图像。在使用固定磨粒线锯从多晶硅晶片切割后不久的晶片表面中，沿着线的往复方向(图4的左/右方向)，形成由切割引起的不规则结构，以具有如条纹模式的方向。图4显示，在用酸溶液的蚀刻后，残留横条纹。具体而言，成为条纹的不规则结构的尺寸相对大，邻接的条纹之间形成较小不规则结构；从而在晶片表面形成尺寸和分布不均匀的不规则结构。
图1(a)至1(c)是说明根据实施例8的多晶硅晶片表面的SEM图像，其中(a)显示使用固定磨粒线锯从多晶硅切割后的晶片表面，(b)显示随后用碱性溶液进行蚀刻的晶片表面，(c)显示进一步进行随后用酸溶液蚀刻的晶片表面。图2(a)和2(b)是说明根据实施例12的多晶硅晶片表面的SEM图像，其中(a)显示通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅获得的晶片表面，所述晶片已经用碱性溶液蚀刻，(b)显示进行随后用酸溶液蚀刻处理的晶片表面。图1(b)和2(a)显示，在晶片表面上残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构，尽管与切片后不久相比相当不明显。进一步地，图1(c)和2(b)显示，在晶片表面，用酸溶液蚀刻形成与图4相比尺寸和分布更均匀的不规则结构。注意，在其它实施例中，在碱处理后且在酸纹理处理前，在晶片表面上同样残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构。
图3(a)和3(b)是说明根据比较例9的多晶硅晶片表面的SEM图像，其中(a)显示通过使用固定磨粒线锯切割多晶硅的晶片表面，其晶片随后用碱性溶液蚀刻，(b)显示随后进行酸纹理处理的晶片表面。如从图3(a)清楚可见，在碱处理后且在酸纹理处理前的阶段，由切片引起的不规则结构被明显地去除，且在晶片表面暴露各种结晶表面。将图1(b)和图2(a)与图3(a)比较，很明显可以从SEM图像明显确定是否残留由切片引起的不规则结构。同样在比较例4、6和7中，如比较例9中一样，由切片引起的不规则结构被明显地去除。注意，比较例3、5和8中，碱处理不足以完全去除非晶形层，从而使得残留由切片引起的不规则结构。在比较例2中，由于通过游离磨粒切割法进行切片，所以在酸纹理处理后的表面形成尺寸和分布相对均匀的不规则结构。
基于上述内容，在实施例和比较例中在酸纹理处理前的表面上是否残留非晶形层以及在表面上是否残留由使用固定磨粒线锯的切片而引起的不规则结构总结在表1中。
<评估3:转换效率的测量>
通过旋转涂布法将P-OCD (由TOKYO OHKA KOGYO CO., LTD.制造，类型：P-110211)应用至各实施例和比较例的晶片。然后，使晶片进行扩散热处理以形成pn接面，并且使用氟化氢去除表面上的磷玻璃。此后，通过溅镀法在晶片表面的磷扩散表面上形成作为抗反射膜的ITO膜。进一步地，通过向前表面应用Ag电极用的Ag膏并且向后表面应用Al电极用的Al膏而在晶片的前表面和后表面上形成电极，并且进行热处理，从而生产太阳能电池。表1显示通过能量转换效率测量仪器(IZUMI TECH制造的YQ-250BX)测量的能量转换效率的测量结果。
在实施例中获得了比除了比较例2以外的比较例更高的转换效率；因此，实施例中太阳能电池的转换效率接近由使用游离磨粒线锯切割的晶片生产的比较例2的太阳能电池的转换效率。其原因在于，如图1(a)- 1 (c)和图2(a)-2(b)所示，在晶片表面形成尺寸和分布不均匀的不均一结构。另一方面，当存在非晶形层时(比较例1、3、5和8)或者当甚至在可以去除非晶形层的情况下还去除由切割引起而形成的不规则结构(比较例4、6、7和9)时，无法获得高转换效率。
Figure 80883DEST_PATH_IMAGE001
工业实用性
本发明可以提供太阳能电池用晶片，所述太阳能电池用晶片可以使用用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片来生产，所述太阳能电池用晶片可以用于制造具有高转换效率的太阳能电池。

Claims (7)

1.酸纹理处理前的太阳能电池用晶片，其由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片生产，
其中在所述太阳能电池用晶片的至少一个表面，不存在非晶形层、且残留由使用所述固定磨粒线锯的切割而引起的不规则结构。
2.由使用固定磨粒线锯切割的多晶半导体晶片生产酸纹理处理前的太阳能电池用晶片的方法，
其中使包含含有N作为构成元素的碱的碱性溶液与所述多晶半导体晶片的至少一个表面接触而蚀刻所述多晶半导体晶片的至少一个表面，使得在所述至少一个表面不存在非晶形层、且残留由使用所述固定磨粒线锯的切割而引起的不规则结构。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池用晶片的生产方法，其中所述碱性溶液包含过氧化氢。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的太阳能电池用晶片的生产方法，其中所述碱性溶液包含表面活性剂。
5.太阳能电池用晶片的生产方法，包括对根据权利要求2-4中任一项生产的所述太阳能电池用晶片的所述至少一个表面进行酸纹理处理的步骤。
6.太阳能电池的生产方法，除了根据权利要求5所述的太阳能电池用晶片的生产方法的步骤以外，进一步包括由所述太阳能电池用晶片生产太阳能电池的步骤。
7.太阳能电池模块的生产方法，除了根据权利要求6所述的太阳能电池的生产方法的步骤以外，进一步包括由所述太阳能电池生产太阳能电池模块的步骤。
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