TW201001508A - Surface cleaning and texturing process for crystalline solar cells - Google Patents

Description

201001508 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於光電電池之製造，具體而言，是有關用 於製造光電電池的表面紋理化製程。 【先前技術】 太％能電池是將太陽光直接轉換為電能的光電裝置。

光電或太陽能電池通常具有一或多個p_n接面。每一接面 包含位於一半導體材料内的兩個不同區域，其中一者被表 不為p型區域，另一者被表示為n型區域。當光電電池之 Ρ-η接面暴露於太陽光（包含光子能量）下時，太陽光經由 光電效應被直接轉換為電能。光電太陽能電池產生特定數 里之電能’電池組裝成一定大小之模組’以提供所期望數 夏的系統能量。光電模組被結合於具有特定框架及連接器 之面板中。 太陽能電池通常形成於石夕基板上，其可採用單晶梦基 板或多晶石夕基板形式。眘说_ ^ ^實務上，希望儘可能有效地將傳送 ，太陽能電池的入射光由光能轉換為電能。但是，由於太 %光在傳送過程中可能祐#私 、… 』此被政射、折射、繞射或反射，因此 光通里不足以進行具有成本效益的直接轉換作用。 ‘"也[經開發若干不同技術用於增強在太陽能電 池中所捕獲之光能，，v M a μ & 电 k向轉換效率。舉例而言，可在基 板表面施用不同塗芦 層使表面反射率降至最低，從而使更 4 201001508 高百分比的入射光能夠進入女嗒 刃進入太％迠電池，而不會自太陽能 電池反射至它處。或者，可以提 捉t、表面紋理’以提高表面 f . 粗糖度1而輔助將光線捕獲及限制於該太陽能電池中。 習知表面紋理化製程通常利用醇類相關之化合物，作為基 板表面處理之化學源。但是，與醇類相關之化合物易燃: 可能導致火災以及有環境安全上的考量，因此在處理期間 需要特殊安全措施。此外，在進行處理時，其溫度需要確 保該紋理化溶液中蝕刻劑之化學活性處於一最佳範圍，以 有效執行紋理化製程’而醇類在此等溫度下會蒸發。因此， 當在此等升高溫度中進行處理時，醇類成份從紋理化溶液 浴中蒸發，將導致紋理化溶液浴的成份不穩定。 因此’需要一種用於太陽能電池製造過程的表面紋理 化改良製程。 【發明内容】 本發明之一具體實施例#出一種將太陽能電池基板表 面粗链化的方法，包括：將結晶梦基板在包含表面修改添 加物（surface modificati〇n addUive)之鹼性溶液中浸泡一段 時間，使該結晶矽基板表面變粗糙，其中所形成粗糙度之 平均床度/丨於大約1微米至大約1 〇微米之間。 本發明之具體實施例可更提供一種將太陽能電池基板 ，面粗糙化的方法，包括：冑一結晶矽基板浸泡於包含氫 氟酸的第一預清潔溶液中；將該結晶矽基板在包含表面修 5 201001508 改添加物之鹼性溶液中浸泡一段時間，使該結晶矽基板表 面形成紋理；量測在該表面上所形成紋理的平均深度·將 該基板之該紋理化表面浸泡於一包含氫氟酸及鹽酸的後 潔溶液中。 〇本發明之具體實施例可更提供一種執行基板紋理化製 程之方法，包括：在-包含氫說酸之溶液中預清潔一 q 結晶石夕基板；利用一包含氫氧化鉀及聚乙二醇之触刻溶液 將該結晶石夕基板濕潤一段時間，以在該n型結晶石夕基 板之表面上形成紋理，其中所形成紋理之平均深度介於約 3微米至約8微米之間；以及將該基板的紋理化表面浸泡 於包含氫氟酸及鹽酸的後清潔溶液中。 【實施方式】 本發明提供一種對矽基板表面進行紋理化之方法，該 石夕基板可用來形成太陽能電池裝置。在一具體實施例中， i 該碎基板是單晶（monocrystaHine、single crystal)基板。在 一具體實施例中，可利用添加有濕潤劑的鹼性溶液來濕潤 該基板表面。該鹼性溶液中之反應性物種蝕刻該基板表 面，在該基板表面上形成期望的表面紋理，從而促進對入 射光的光學吸收。 第1 A圖示出適合在矽基板上執行之表面紋理化製程 100的一具體實施例流程圖。第1B圖示出該表面紋理化製 程100之具體實施例的流程圖，其並且該製程100在步驟 201001508 103〜1〇6的其中一者或多者期間擁有許多子製裎步驟。第 2A-2B圖描述一基板之一部分的示意載面視圖，其對應於 該製程1〇〇的不同階段。儘管該製程100被示範用於太陽 • 能電池製程，但該製程1〇〇可有利地用於形成適於其他結 構及應用的紋理化表面。在一具體實施例中，下文所討論 之製程100在一自動化生產線600中執行（第6圖），該生 產線600具有一機械手裝置，用於將每個已處理過的基板 厂傳送至-系列化學浴中，該些溶液用於執行下文所討論之 所有製程步驟。儘管未在第1A_1B圖中示出，但在該製程 100的一些具體實施例中，在下文討論的每一製程步驟之 間執行一沖洗步驟，以防止基板在每一步驟期間過度暴露 於该處理化學藥品下，且減少相鄰處理浴之間的交又污染。 該製程100開始於步驟102，提供一具有上表面2〇4 及下表面206之矽基板200，如第2A圖中所示。基板2〇〇 之厚度202可介於約1 〇〇微米至約微米之間。在一具 I)體實施例中，基板200可能是一單晶基板（例如Si<i〇〇> 或Ski ΐι> )、微晶矽基板、多晶矽基板、應變矽基板 , (strained silicon substme)、非晶矽基板、摻雜或未摻雜的 多晶矽基板、玻璃、藍寶石及任意類型之含矽基板。在一 體實施例中，基板200為n型結晶石夕基板，在該基板形 成過程期間，將施體型原子（d〇n〇rtypeat〇m)摻雜於該結晶 矽基板中。施體原子之適當實例包括，但不限於，磷（p)、 砷（As)、銻（Sb)。或者，在希望p型結晶矽基板之具體實施 例中，在該基板製造過程期間，將受體類型的原子摻雜於 7 201001508 該結晶矽基板中。在第 石夕基板2 0 〇是η型結晶 是討論η型基板之使用 所以此種配置方式鉦音 2A-B圖中所述之具體實施例中，該 石夕基板。儘管本文揭示内容大體上 ’但由於亦可使用P型結晶矽基板， 於限制本發明範圍。 f \

在步驟1〇3 ’可以在執行該紋理化製程（例如，步驟 1〇4)之刖’視需要而對基板200進行預清潔。在一具體實 施例中’該預清潔製程是一種多步驟製程，用於清除有； 巧染、表面損傷及/或其他可能影響後續製程步驟之材料。 在具體實施例中，或在步驟丄〇3Α中，可以使用酸溶液及 /或溶劑濕潤該基板’以從該基板清除表面顆粒、原生氧化 物或其他 >可染物，從而執行該預清潔製程。可藉由如噴霧、 溢流（flooding)、浸泡等其他適當技術完成濕潤。預清潔 溶液可為氟化氫（HF)水溶液，其含有氟化氫及去離子水的 混合物，兩者之比例介於約〇丨：丨〇〇至約4:丨〇〇之間。在本 文所述之具體實施例中，該預清潔溶液是氟化氫（hf)水溶 液，其相對於去離子水之重量百分比濃度介於約〇1%至約 4%之間，例如，介於約1%至2%之間。預清潔製程可於基 板上執行約5秒至約600秒，例如，约30秒至約24〇秒， 例如約120秒。預清潔溶液亦可能是SC1清潔溶液、sc2 清潔溶液，或者其他可用於清潔含矽基板之適當且具成本 效益的清潔溶液。在一實例中，該預清潔製程包括：在室 溫下將基板浸泡於一溶液内’該溶液包含體積百分比為2% 之氫氟酸（HF)，浸泡時間約2分鐘。在另一實例中，該預 清潔製程包括：在室溫下將基板浸泡於HN型溶液内，該 8 201001508 溶液包含體積百分 5〇/^ , , 刀比為3%之硝酸（HN〇3)及體積百分比為 5 A之虱鼠酸（HF)，：夺、占士 )戌泡時間為約2分鐘至約1〇分鐘之間。 在實例1^，利用w 的^谷液（或ΗΝί〇溶液）進行〗〇分鐘 的蝕刻製程，用以清 味大口Ρ刀（gross amount)的晶圓切割污 染物’然後再執行切割損傷M刻清除製程及、紋理化製程^ = 10=。相較於經過切割及水料的基板，利用则〇清 、王可以大幅減少鉻、銅、鐵及鎳污染物（參見下表 ==處理期間，該H溶液將自基极之每一側消 、·镟未的矽，且溶液可重複使用多次，又不會降 低/、蝕刻特性。自Hm 〇 ^ ^ , 手出之基板的表面通常為 瓜水性的’從而使沖洗 、、主 尤及钇备更易於執仃。在執行該HN10 '月潔製程之後，通常在0.5%異丙醇（ΙΡΑ)及麥. 物中沖洗基板。 醇（叫及去離子水的混合 =預清潔製程的-具體實施例中，執行㈣損傷敍 (Sawdamageetchprocess，步驟 1〇3B)，以清除因 則切割製程所產生的任何實體損傷。在一具體實施例 中：在執行侧步驟⑻A (例如上文所討論之聰。製 呈）之後’並且在執行步驟1〇4之前，舳 > 斗 ^ ^ ^ 炙别，執仃該切割損傷蝕 』製程步驟103B。在一具體實施例中， , ^ r 切割才貝傷蝕刻製 匕括：在-切割損傷触刻溶液中链刻該基板，兮容液勺 含體積百分比介於約鄕至45%之間的氫氧化鉀（k〇h) = :足其餘部分的去離子水㈣aneeDl则岭在一實例 „ 下在一切割損傷蝕刻 /液中餘刻該基板約22分鐘，該切割損傷蚀刻溶液包含體 201001508 積百分比為20%的KOH，該溶液可自該基板之每一側清除 約20微米的石夕（1微米/分鐘）。在執行該切割損傷钱刻製 程之後，通常在溫的去離子水中沖洗該基板。在另一實例 中’該切割損傷蝕刻製程包括在—切割損傷蝕刻溶液中蝕 刻該基板約45秒，該溶液包含體積百分比為45%之κ〇Η， 其保持在65。(：。 在步驟1〇4中，以一蝕刻溶液濕潤該基板2〇〇,以使 該基板的一表面粗糙化或紋理化，可藉由溢流、喷霧、浸 泡或其他適當方式來濕潤該基板2〇〇。在一具體實施例中， 該蝕刻溶液是鹼性溶液，該鹼性溶液中添加有一或多種表 面修改添加物（surface modification additives)，該溶液溫度 保持於約65 Y至95。匚之間。在一些情況中，在該蝕刻 製程期間需要擾動該蝕刻溶液，以確保該蝕刻溶液總是與 該基板之表面保持親密接觸。該蝕刻溶液將各向異性地 (anisotropically，非等向性地）蝕刻該基板2〇〇，從而提供 該基板200的紋理化表面212，如第2B圖中所示。朝向 si<m>方向的蝕刻速度較慢。結果是，沿著si<m>側在 Si<100>方向上選擇性地蝕刻該基板2〇〇，而在該紋理化表 面212上形成稜錐214。應當注意，該蝕刻溶液可對該基 板200之上表面204及下表面2〇6皆進行蝕刻。該紋理化 表面可形成在該基板2 〇 〇的兩側上。該紋理化表面2 1 2之 粗糙度可由形成於該紋理化表面212上之稜錐214的形 狀、南度、維度（dimension)及深度來確定^ _般而言，平 均深度被定義為峰頂2 1 〇至谷底2 1 3之間的平均差值，或 10 201001508 :::為平均高度’其可利用機械輪廟儀、光學輪扉儀或 ，他光學檢視技術（例如，共輛焦顯微鏡、瓜歷影像） 在該基板表面的-面積或區域上進行量測而得。在一且體 實施例中，麟214之深度介於約w米至約iq微米之 間，例如’約3微米至約8微米之間，例如…微米。 士-實例中’ 一稜錐214自稜錐峰頂21〇至其谷底213的 鬲度208約為8微米。 用於姓刻矽基板之鹼性溶液可以 氫氧化鈉（NaOH)、氨水（Nh4〇h)、 :或（CHANOH)或其他類似的鹼

在一具體實施例中， 是水性氫氧化鉀（KOH)、 氫氧化四甲基銨（TMAH 性溶液。言亥驗性溶液巾KOH相對於去離子（m)水的重量百 刀比濃度可能為約1 %至約15 0/0，例如，約3 0/〇 〇 在一具體實施例中，添加至該蝕刻溶液中的一或多種 表面修改添加物包含一濕潤劑，其可選自於由，例如聚醚 及/或陰離子表面活性劑之材料所構成的材料群組中。在一 具體貫施例中’該濕潤劑可包括，但不限於，聚乙二醇 (PEG)、十二烷基硫酸鈉（SDS)、聚丙二醇（ppG)、聚乙二醇 (pEG)及聚丙二醇（PPG)之共聚物、其組合、其衍生物等 等°該濕潤劑選自具有高沸點/閃火點及高可溶性的化合 物’從而防止該濕潤劑在製程期間起火、蒸發或沈殿。此 外°亥濕/閏劑之南可溶性還防止從基板表面餘刻掉的溶解 元素再次附著於基板表面。例如，聚乙二醇化合物是—種 親水性非離子型聚合物，其可溶解於液體中，且具有相對 較高的閃火點，例如大於攝氏丨70度。因此，在該餘刻溶 201001508 液被加熱的具體實施例中，添加 如高於5〇°C)的濕潤劑將不：至該溶液中之高閃火點(例 意外火災及環境安全問題。進起火或蒸發’而避免導致 -種在室溫下為液體的濕潤齊,!，具體實施例中’較佳選擇 程之後，冑用室溫沖洗劑（：便可以在執行該蝕刻製 基板表面清除該濕潤劑。經 - 嚙齋丨自t夫栌眯,虹 、、、田^擇的钱刻劑材料及濕 潤劑舱大幅降低執行該紋理化 ^ ^ I私的成本，從而降低太陽 旎電池裝置之製造成本。 在該钱刻溶液的一具體實 、 貫知例中，添加至蝕刻溶液中 的-或多種表面修改添加物包括一濕潤劑及一姓刻添加 物。-般而言’所選擇的姓刻添加物將能修改基板表面上 之蝕刻製程’例如加速或抑制整個基板表面上的蝕刻速 度，使該蝕刻速度之局部變化最小化，且提高所形成紋理 之均勻性°在-具體實施例中，該㈣添加物是齡系材料 (phenol based material)。在一實例中，該蝕刻添加物是一 種材料，例如聚（4-乙烯基苯酚）（p〇ly(4_vinylphen〇1)， PVP)、溴化聚（4-乙烯基苯酚）、聚苯乙烯磺酸（p〇lystyrene sulfonic acid，PSSA)、Joncryl® 聚合物（實驗式 C3h4〇2)、 酚（C6H5OH)、鄰甲酚（o-cresol)、間曱酚（m-cres〇i)及對甲酚 (p-cresol)、聚（曱酚）、其組合物、其衍生物，等等。 在本文所述之特定具體實施例中，該蝕刻溶液是一水 性氫氧化鉀（K0H)溶液，該溶液中添加有聚乙二醇化合 物。該聚乙二醇化合物之分子量在約200與約8000之間， 例如，約3 00分子量（MW)。被添加至該鹼性溶液中的聚乙 12 201001508 二醇濃度可介於約20 ppm至約50000 ppm之間，例如介於 約50 ppm至約20000 ppm之間。在一具體實施例中，該驗 性溶液之聚乙二醇濃度可約為4000 ppm。 在一具體實施例中，該蝕刻溶液是一水性氫氧化鉀 (KOH)溶液，該溶液中添加有聚（4-乙烯基苯酚）（PVP)化 合物。添加至該鹼性溶液之PVP濃度可介於約50 ppm至 約50000 ppm之間，例如介於約50 ppm至約4000 ppm之 間。 在另一具體實施例中，該蝕刻溶液是一水性氫氧化鉀 (KOH)溶液，其包含一濕潤劑，例如PEG化合物，還包含 一姓刻添加物，例如聚（4-乙稀基苯酌) (PVP)化合物。在 一實例中，該蝕刻溶液包含一鹼性溶液，其具有分子量為 200及8000且濃度約20 ppm至約50000 ppm之間的PEG 化合物，，還有濃度約50 ppm至約50000 ppm之間的PVP 化合物，。在另一實例中，該I虫刻溶液包含一驗性溶液， 其具有分子量為200及500且濃度約20 ppm至約4000 ppm 之間的PEG化合物，還有濃度約50 ppm至約4000 ppm之 間的PVP化合物。 在姓刻期間，在該姓刻溶液中可能產生氫氣。添加濕 潤劑可輔助氫氣釋放，從而防止氫再附著至基板表面，因 為氫再次附著至基板表面可能阻止基板表面被進一步蝕 刻。在一具體實施例中，該蝕刻溶液在蝕刻期間被加熱到 約攝氏65度至約攝氏95度之間的溫度，例如約攝氏75度 至約攝氏85度，例如約攝氏80度。該蝕刻過程可執行約 13 201001508 1分鐘至約90分鐘，例如約15分鐘至約60分鐘之間，例 如約30分鐘至約4〇分鐘之間。在一實例中，在一蝕刻溶

液中钱刻基板約30分鐘，該蝕刻溶液包含體積百分比約 2.7°/。的氫氧化鉀（koh)及約4500 ppm且300 MW的PEG， 並且保持在約7 9〜8 0。C的溫度。在另一實例中，在一姓刻 洛液中鍅刻該基板約3〇分鐘’該蝕刻溶液包含體積百分比 約為2〜5%的氫氧化鉀（KOH)及約2000 ppm且400 MW的 PEG ’並且保持在約80 〇c之溫度。在另一實例中，在一蝕 刻溶液中蝕刻該基板約3 〇分鐘’該蝕刻溶液包含體積百分 比約為2〜5%的氫氧化鉀（κ〇Η)及約2000 ppm且400 MW 的PEG及50ppm的聚（4_乙烯基苯酚），並且保持在約8〇 之μ度在另一實例中，在一敍刻溶液中蚀刻該基板約 30刀鐘，該蝕刻溶液包含體積百分比約為2〜之氫氧化 鉀（ΚΟΗ)及約50 ppm至1〇〇〇 ppm的聚（4乙烯基苯齡）， 並且保持在約8 0。C之溫度。 由於表面紋理化均勺，卜4 β主 』9性及表面粗糙度結果對於太陽能 電池的電效能右p 士旦y 有大如響，所以在製造太陽能電池裝置 、^基板表面之處理結果及均勾性的控制及最佳化是重 素本文所述之本發明具體實施例一般利用無醇（例 如，異丙醇或稱IPA ) ..、、文理化製程，以降低處理成本，改 進裝程結果，降低製程變 燹化減少使用醇類帶來的火災及 文全問喊。吾人相信 匕S濕潤劑及蝕刻添加物之紋 理化製程（步驟HM)， M ^ 5〇0/ ^ , 使處理時間相對於習知製程縮 妞、.々50 /〇 ,習知製程例 如马通常包含IPA之製程。 14 201001508 此外，發現本文所抵 叮指述之紋理化化學劑通常將會 晶體（例如，CZ類型）I π W牡早 、）太龄能基板的每單位面積上提供串 大數量且較小的隨機耪铨 ’、 钱铋錐，並且所提供之反射結果與習知 紋理化基板相同。形成數g ρ 。 取歎目較多且較小的稜錐是有利 因為相對於以傳統方法所 成所形成的紋理而言，其稜錐大小之 變化（variation)及稜錐之宓由尚丄丄 _ 攸芦又在度變化大幅減小。第5a圖至第 5D圖包括四個SEM圖，其說明使㈣刻化學溶液所能實 現之表面粗縫度或紋理的差別，該些化學溶液可包含或不 包3或夕種表面修改添加物。在第5A-5D圖中所示之結 果疋在η CZ基板上執行，其處理方式類似，只是不含 添加物之溶液的蝕刻時間為4〇分鐘（第5入_58圖），而包 含添加物之溶液的蝕刻時間為22分鐘（第5c_5d圖），並 且這些樣品實例所測得的反射率相同。第5A圖（等角視圖） 及第5B圖（俯視圖）說明使用不含一或多種表面修改添加 物的化學溶液在η型CZ基板上形成的表面紋理。第5c圖

Lj (等角視圖）及第5D圖（俯視圖）說明使用添加濃度為 4500 ppm且300 MW之PEG材料的化學溶液在11型cz基 板上形成的表面紋理。比較第5A圖及第5C圖、第5B圖 及第5D圖，熟習此項技術者應瞭解由於增加一或多種表面 修改添加物而導致該紋理高度2〇8 (第2B圖）下降、紋理 大小變異（size variation)減少以及較小稜錐的數目增加。 通常’本文所述製程及化學藥品藉由減少整個基板表 面上的化學活性變異（chemical activity variation)，來提供 一種「無條紋（streak free)」表面’吾人相信這是因為添加 15 201001508 了濕潤劑及钱刻添加物並使用無醇化學溶液所致。太陽能 電池表面上的條紋可能影響整個基板表面上的反射均勻 性’且影響後續在該紋理化基板表面上所沈積膜層的性 質’該膜層例如鈍化層，例如，SiN、Si〇x、si〇N。 最後’發現使用如本文所述之包含濕潤劑的紋理化化 學藥品通常還可促進紋理化製程的均勻起始化，從而在基 板表面提供更一致的紋理。 在完成該表面紋理化製程之後，可以執行一水沖洗製 耘或一乾燥製程，以從該基板表面清除該蝕刻溶液。該乾 燥過程可包括使用氮氣流或潔淨的乾燥空氣流來乾燥該基 板。在對該基板表面執行該表面紋理製程（步驟1 〇4 )之 後，該基板反射率降低約40%至60%。在一具體實施例中， 如第3A圖中所示，在執行該表面紋理化製程之後，可以在 該基板200之該紋理化表面212的頂部依次沈積一或多個 膜層302’例如非晶矽及/或結晶矽層，如虛箭頭3〇4所示。 在一具體實施例中，基板200是n型或？型結晶矽基板， 並且沉積該一或多個膜層3〇2 ’以形成太陽能電池裝置之 p-n接面的一部分。在另一具體實施例中，在執行該表面紋 理化製程之後，在基板200之該紋理化表面212的頂部依 次沈積一或多個純化層’例如膜層3 〇 2。 第3B圖示意性地示出矽太陽能電池3〇〇之—具體實施 例，該電池製造於一具有紋理化表面212的太陽能電池基 板200上。基板200包括一 p型基極區域321、一打型射 極區域322及一位於兩者之間的ρ_η接面區域323。在該所 16 201001508 沈積半導體層中摻雜特定類型元素（例如，磷（p)、砷（As) 或銻（Sb))，以提高負電荷載子（即電子）之數目，從而形 成一種η型區域或n型半導體。在一態樣中，使用一非晶 矽（或稱無定形矽）、微晶矽或多晶矽CVD沈積製程（其包 含一含摻質之氣體，例如層3〇2)來形成該n型射極區域 322。在一具體實施例中，可以在該p型基極區域321與該 η型射極區域322之間形成一薄本質層（intrinsic type layer)，以形成異質接面型的太陽能電池。在所形成之太陽 能電池300中，在光線射入前表面32〇時所產生的電流會 流經該太陽能電池300的金屬前接點3〇8及金屬後接點 325。該些前接點308通常被建構成具有較大間距的細金屬 線或引線指（fingers) ’以將電流供應至橫越該些引線指的較 大匯流排條。由於該後接點3〇6並不妨礙入射光線射入太 陽能電池300，因此通常並不侷限於被製成多個細金屬線 的形式。太陽能電池300上可覆蓋一薄層介電質材料，例 如氮化矽（ShN4)或氫氮化矽（SixNy:H)，以作為一抗反射塗 層3 11或者稱ARC層3 11，使得該太陽能電池3 〇〇頂表面 的光反射最小化。第3B圖所示之太陽能電池元件的結構態 樣並非用以限制本發明範圍，在不背離本發明基本範圍之 情況下，可使用本文所述方法及設備來進行金屬配線而建 構出其他基板及太陽能元件區域結構態樣。根據設計，可 形成該紋理化基板200以促進形成許多不同種類之太陽能 電池7G件，例如異質接面式電池、點觸點式電池、穿隧接 面式太陽能電池或其他類似元件。可受益於本文所述製程 201001508 之太陽能電池元件實例進一步描述於：共同讓與之美國臨 時專利申請案第61/048,001號[代理人檔案編號：13438L] (2008年7月16曰申請）、美國臨時專利申請案第 61/139,423 5虎[代理人樓案編號：i3437L03] ( 2008年12月 19曰申請）及美國臨時專利申請案第61/〇43,664號[代理 人檔案編號：13306L] ( 2008年4月9日申請），所有該些專 利申請案之全文以引用之方式併入本文中。

在製程1 00的一具體實施例中，在執行步驟i 〇4之後， 可視需要執行一後蝕刻紋理平滑製程（post etch texture smoothing process)’或步驟1〇5。在一具體實施例中，在 該紋理化表面上沈積一或多層之前，可藉由以下方式執行 該後蝕刻紋理平滑製程：使用一平滑蝕刻溶液濕潤該基 板，用於圓化或柔和化在步驟1〇4所形成之紋理的邊緣。 因此，該紋理平滑製程是用於平滑所形成紋理之尖銳邊緣 及大銳點，以防止後續沈積層（例如鈍化層或接面形成層） 中之龜裂及其他類型之機械性缺陷。吾人相信該些沈積薄 膜之龜裂或機械缺陷是由於該（等）&積薄膜中之内應力 或外應力所導致。該紋理平滑製程通常被設計成不會從該 紋理化表面移除足以顯著影響其反射量測值的材料。可藉 由如喷霧、溢流、浸泡等其他適當技術完成該後敍刻紋‘ 平滑製程。該後敍刻紋理平滑溶液可以是一驗性敍刻溶液 或其他適當類型之石夕敍刻溶液。在一具體實施例中，後敍 刻紋理平滑溶液是氫氧化鉀（_)溶液，其類似於上文所 討論之切割損傷蝕刻溶液’但在較低溫度及，或以較低繼 18 201001508 濃度操作，以降低矽蝕刻速度， 除的材料不多。在一呈體實…為在此製程步驟中所移 包括體積百八士八、— 1中’後蝕刻紋理平滑溶液 〇 之間的虱軋化鉀（KOH)及補 足其餘里的去離子水。在—眚 勺^ ^ 中，該紋理平滑溶液製程 包括在—低於約7G °C的溫度㈣該基板。在另—具體實 施例中’ s亥後钮刻紋理平滑、.容潘4# 辦、"“， 千❹液包括氟化氫⑽，或稱氫氟 酉文）及氧化劑溶液（oxidizi tI〇n)，其在室溫或接近室 溫條件下使用。舉例而言’該氧化劑溶液可選自於以下群 組：確酸（_3)、錢⑻叫Μ㈣、過氧化邮2〇2)， 或其他適當且具成本效益之溶液。可在基板上執行該錢 刻紋理平滑製程持續約5秒至約600秒，例如介於約1〇秒 至約240秒之間。 在製程1〇0的一具體實施例中，在執行步驟104之後， 可視需要執行—後㈣清潔製程，或步驟106。在-具體 實&例中纟對該基板之各個區域執行後續沈積步驟之 前’可藉由以下方式執行該後敍刻清潔製程：使用一清潔 溶液濕潤該基板，用於移除該㈣製程遺留的材料以及清 :該基板表面。可藉由噴霧、溢流、浸泡等其他適當技術 完成濕潤。該後#刻清潔溶液可以是奶清潔溶液、⑽ 清潔溶液、氫氟酸為最後步驟的清潔溶液⑽彻咖 cleaning solution)、臭氧水溶液、氫氟酸（hf)及過氧化氫 (H2〇2)溶液 '氫I酸及溶入臭氧（HF-CM溶液，或其他可用 於清潔切基板之適當且具成本效益的清潔製程。該後钮 刻清潔製程可在基板上執行約5秒至約綱秒，例如，約 19 201001508 3〇秒至約240秒，例如约i2〇秒。 在執行該紋理化盥鉬r 4 程（例如，步驟1〇4)之後，可視 而要對該基板200執扞兮祕 . 亥後蝕刻清潔製程。在一具體實施 中，该後清潔製程包括將該美 岡士 a 土 土板暴路於臭氧水溶液中（第 1B圖中之步驟106A)，然 丹於1 /〇體積百分比的HF蝕刻 浴液中執行蝕刻步驟（第 圖中之步驟l〇6B)。在一且體 實施例中，該後清潔製程 八 吏用臭乳去離子水溶液，其在去 離子水中包含介於約i

Ppm至3〇 ppm之間的臭氧。在一實 例中，該臭氧去離子水溶液包 匕3、、、勺8 PPm之臭氧。在另一 具體實施例中，該臭梟本施工 巩去離子水溶液包括介於約lPPm〜30 ppm之間的臭氧及體積 比約為1 %的鹽酸（HC1)。將該 基板浸泡於該臭氧去離；卜w 青離子水洛液中’將會導致金屬污染物 及基板表面被氧化，使盆县 /、易於在後續HF餘刻步驟中被清 除。在-具體實施例中，執行該臭氧去離子水製程是將該 基板在原位產生的臭氧溶液（例如，m_〇3)浸泡一段期望 的時間，以在石夕基板之表面上形成⑽±5A的氧化物。在 -具體實施例中，在將基板浸泡於該hf#刻溶液之前， 先在純去離子水令沖潘马·其&。士

T洗該基板。在一具體實施例中，該HF 钱刻溶液包含體積百分+成彳。/ μ ΤΤπ 積白刀比為1/。的HF。在另一具體實施例 中，該HF餘刻溶液包含體積百分比為1%的财及體積百 分比為約1%的鹽酸_)。可將該基板在一室溫溶液中浸 泡約5分鐘’以執行該HF姓刻製程。發現到，在該臭氧 去離子水溶液及/或财钱刻㈣中添加鹽酸（hci)有利於促 進該清洗製程’㈣HC1有助於餐合存在該基板表面及該 20 201001508 溶液中的金屬離子。 在該後蚀刻清潔製程的一具體實施例中，該臭氧去離 子水浸泡步驟（步驟106A)及後續餘刻步驟（步驟1〇叫 被依次重複多次，以實現該基板表面之期望的清潔效果（例 如，DI+〇3 — HF勉刻—DI+〇广抑餘刻〜依此類推）。 在-具體實施例中，該臭氧去離子水浸泡步驟及後續抑 ㈣步驟依次重複至少兩次。發現到，依次重複該臭氧去 離子水浸泡步驟（步驟106A)及後續钮刻步驟（步驟— 可以顯著提高基板表面的清潔度，如此可減少後續太陽能 電池形成製程（例如，射極、鈍化層及/或抗反射層沈積步 驟）中之缺陷，因此對於提高元件良率來說非常重要。在 -態樣中，在該臭氧去離子水浸泡步驟與該hf蚀刻步驟 之間，及/或該HF姓刻步驟與該臭氧去離< 間執行一沖洗步驟。在該後姓刻清潔製程的-具體實施例 ^ ’該臭氧去離子水浸泡步驟及後續HF㈣步驟被重複 許夕人i_疋該臭氧去離子水浸泡步驟（步驟1 製程順序中最後執行之步驟，以便在該基板表面上留下一 層薄氧化物。在5亥製程結束時所形成的薄氧化物層可在 續製程步驟中使用及/或用於保護該基板表面。薄氧化物層 或HF姓刻表面之存在將對於在後敍刻清潔製程之 的乾燥製程產生影響。 钒仃 在該製程100的一且鞞每从，，丄 ^具體實施例中，在上述一或多個贺 程步驟期間執行一量測步驟107，以量測表面性質，例如 5亥基板之—表面的均勾性及平均光學性質及/或粗輪度。該 21 201001508 量測步驟107可包括對該基板的一表面執行一或多次反射 率量則或粗縫度量測（例如’使用輪廓儀），使操作者或系 充栓制器601 (第6圖）能夠監視及控制該製程以及該製 程1 00中所用化學藥品之活性。在一具體實施例中，在執 行上述製程之前、_及/或之後’ f卜基表面進行反射 率里測且與在其他已知的良好太陽能電池上、對照測試

C 表（reference test coupon)及/或在相同基板的一或多個區域 上所測得的反射率量測值進行比較。在-具體實施例中， 在該钮刻製程（步冑1Q4)期間執行反射率或粗糙度量測 一次或多次，以監視及控制在該蝕刻製程期間所形成之表 面紋理m中，#於該基板之相同區域或對該基板 表面之廣泛區域（例如，取多個位置的平均），以原位或離 線方式進行反射率、粗糙度的量測。在—具體實施例中， 利用-或多個原位量測裝置651 (第6圖）以原位方式及/ 或使用一離線量測襞置652 (第6圖）以離線方式進行反 射率、粗糙度量測。在一實例中，在從該蝕刻溶液中移出 該紋理化基板且沖洗該基板之後，進行反射量測。在一具 體實施例中’ T以在該預清潔製程之後執行的每個製程期 間’執行-或多次反射率或粗糙度量測。使用者或自動控 制器可使用該些反射率或粗糙度量測結果來調整例如該紋 理化蝕刻溶液、該預清潔溶液或該後清潔溶液中之化學藥 品的濃度，及/或用於調整該製矛呈100中每個製程步驟處理 基板或後續基板的時間。在一具體實施例中，系統控制器 601(將在下文討論）被耦接至各種化學計量裝置（chemieai 22 201001508 r—g devices)646,以調整各種處理室（例如 中之元件符號621、623、625、627 圖 Λ ^ 19 631 )中所形成 . 壬1液的化學藥品濃度’可被耦接至製程計時裝置， .'亦被耦接至各種機械手元件’機械手元件用於握持及傳送 該些基板通過-製程處理線，以依次執行該製程⑽中之 該些步驟。例如，如果在步驟1〇4結束時所測得的基板表 面粗縫度低於期望值，則該系統控制器⑷將調整該㈣ r㈣錢中之化學藥品濃度，及㈤延長處理時間，以確保 最終所貫現的粗糙度在一期望範圍内。 第4圖描述該基板表面在執行表面紋理化製程之前和 之後的反射率曲線比較圖。在表面紋理化製程之前，在約 840奈米波長處的反射率曲線4〇2約為25 93%。在執行該 表面紋理製程且已經紋理化該基板表面之後，在約請^ 米波長處的反射率曲線404降至約12 99%，表示入射光的 光學損耗約減少50%，從而增加進入太陽能電池且被光學 約束及捕捉在基板20G中的光線總量。因&，藉由對基板 表面執行表面紋理化製程，可以增強太陽能電池之效率。 因此，提供用於表面紋理化一結晶矽基板之方法。該 些方法有利地在一基板表面上產生具有冑望粗輪度和表面 結構的紋理化表面。相較於習知方法，採用此種方式，該 基板上之紋理化表面有效地提高光電轉換效率及光電太陽 能電池之元件性能。 發現到，在準備高度電氣鈍化之結晶矽基板時存在一 關鍵問題，就是消除矽與第一鈍化層之介面處的化學污染 23 201001508 物。為貝現較長載子哥命和較低表面重組速率（sRv)，以及 極高光線轉換效率，必須清除太陽能電池主動區之外表面 上的任何金屬殘留物，這些殘留物是使用線鋸及研磨漿料 將晶塊切割成矽基板所產生的。儘管目前使用各種方法（包 含濕式蝕刻及清潔）完成此清潔製程，但在執行習知清潔 製程之後，表面金屬成分之詳盡度量報告是有限的。為了 獲知同敏感度的金屬濃度追蹤以及取樣整個晶圓表面的能 力，發現使用氣相脫附（VPD)擷取配合感應耦合電漿質譜分 析儀（ICPMS)偵測是有利的。此技術對於許多過渡金屬元素 可達到0.1x10原子/平方公分等級的靈敏度。用來判斷 表面是否清潔的一些重要元素包括，但不限於，鋁（Ai)、 鈣（Ca)、鉻（Cr)、鋼（Cu)、鐵（Fe)、鎂（Mg)、鎳（Ni)、鉀、 鈉（Na)、鈦（Ti)及鋅（Ζη)。 習知高效率太陽能電池清潔製程通常已經借用或承接 記憶體或CPU處理流程中所使用之技術。但是，太陽能製 i 造過程之需求及經濟性產生了對於便宜、簡單方法之需 求。儘管習知RCA式的清潔製程在積體電路工業内已經有 很長歷史’但購買化學藥品及相關廢料處理的成本與太陽 能電池製造需求不相容。發現到，使用可溶性原位產生之 臭氧去離子水（DI-〇3)處理來代替其他習知過氧化酸或鹼性 化學藥品，可以降低清潔基板的成本。如上所述，使用di_〇3 氧化步驟，接著使用1%HF蝕刻步驟，可以有效地去除矽 及金屬氧化物，以實現低表面金屬濃度。DI_〇3步驟本身可 以最有效地清除銅、鐵及鎳殘留物。 24 201001508 以下表1中顯示針對各種清潔方法進行多種元素表面 濃度之資料有效性及載子壽命分析。 _ 表 1 _____ 切割後 ΗΝΙΟ SD TE PC -------- RCA 鋁 (Α1) 9900 50 0.9 0.8 1.9 20.0 鈣 (Ca) 100000 410 3.3 1.3 2.0 41.0 鉻 (Cr) 700 36 0.3 0.1 0.1 0.4 銅 (Cu) 120000 3800 72.0 55.0 0.2 1.9 鐵 (Fe) 440000 240 74.0 49.0 4.1 10.0 鎂 (Mg) 25000 150 0.7 0.4 1.1 6.5 鎳 (Ni) 1600 15 14.0 0.1 0.2 1.5 鉀 (K) 2600 18 1.2 5.9 6.3 110.0 納 (Na) 8900 91 2.0 3.9 5.7 11.0 鈦 (Ti) 970 21 3.3 0.1 0.1 1.0 鋅 (Zn) 33000 26 1.0 1.0 0.8 2.1 τ (壽命） τ 1.2 2.2 183.0 225.0 328.0 348.0 第1圖中之資料是使用VPD-ICPMS度量技術所獲得 的。如表中所示，該些11種元素之清潔度資料的單位為 10原子/平方公分，還示出使用75〇人PECVD siNx薄膜鈍 化之基板的QSSPC壽命資料（例如，τ)。該「切割後」一 攔包括η型單晶太陽能基板在經過切割、單一化（singulated) 25 201001508 且利用水清洗步驟粗略清漆跟 科，月冼膠、弓丨線殘留物及研磨漿料顆 粒後的清潔度結果。HN1G —襴說明基板經過上述預清潔 「麵〇」製程後所收集之㈣。「奶」—攔說明基板經過 上述預清潔「切割損傷」製程（例如，在保持㈣的溫度 下進行鳩KOH兹刻步驟）後所收集之資料。「pc」一攔 說明基板經過上述後清潔此〇3及1%财钱刻製程後所收 集之H「tE」—欄示出基板經歷在上文有關步驟1〇4 所不實例中描述之製程後所收集的資料。「觀」一欄說明 土板、·呈歷省知RC A清潔製程（例如，包含％厂及％丄清 潔製程之清潔步驟順序）後所收集的資料。 ^败亂1耳例

第6圖疋生產線_之一具體實施例的示意平面圖， 生產線繼用以執行上述製程1〇〇。一般而言該生產線 〇匕括系、統控帝6(H、一主框_ 619及一機械手裝置 615機械手裝置615用於在配置於主框架M9内的複數個 處理室之間傳送基板。帛6圖所示處理室（例如，元件符 號621〜633)之飛你、+丄上、& ^狀方向或數目非意欲用來限制本文所 述之本發明範圍。 般而。，系統控制器60丨用以控制生產線6〇〇中的 或夕個部件及所執行的製程。該系統控制器60 1 -般被 設計用以幫助該生產線_之控制及自動化，且通常包括 中央處理單疋（CPU)(未示出）、記憶體（未示出）及支 援電路（或1/0)(未示出）。該中央處理單元可為任意電腦 26 201001508 處理器形式之一，其可在工業設置中用於控制各種系統功 能、基板移動、腔室製程、製程計時及支援硬體（例如， 感測器、機械手、馬達、計時裝置，等等）且監視該些製 程（例如，化學藥品濃度、製程變數、腔室處理時間、一 訊號，等等）。記憶體被連接至該中央處理單元，可以是一 或多個目前可取得的記憶體，例如隨機存取記2體 (RAM)、唯讀記憶體(R〇M)、軟碟、硬碟或任意其他形：之 本機内（local)或遠端的數位儲存裝置。軟體指令及資料可 :編碼且儲存於該記憶體内’用於向中央處理單元發出指 令。該些支援電路亦被連接至該中央處理單元，以習知方 式支援該處理器。該些支援電路包括：快取、供電電路、 時脈電路、輸入，輸出電路、子系統，諸如此類者。可由該 ^統控制H 6G1讀取之程式（或電腦指令）決定將對基板 订哪些任務。較佳地，該程式是可被系統控制器⑷讀 取的軟體，其句；— it#斗-rS m .. 、 二程式1，用以依據在該太陽能電池

V 產線_中所欲執行之各種製程處方任務和各種腔室製 程處方步驟，執行有關監視 '執行及控制基板之移動、支 ^及/或定位的任務。在一具體實施例中，該系統控制器謝 二制該處理模组中的製程變數(例如，化學藥品濃度、 600 η ㈣）以及賴手震置’以控制該生產線 滚略性地移動、排程及運行，使該些製程可重複， =<丁列時間問題’且防止該些基板之處理過度或處理不 該生產線600的一態樣是該生產線具有以下功能：接 27 201001508 收一「原始」的未處理基板，且執行複數個自動化製 形成一表面紋理。為將該（此） 〔二）太陽能電池基板移至各個 理口，使用一或多個機械手、傳送帶及/或其他自動化裳 ^控制基板沿著生產線_移動。在-實例中，該生產 線p6:建構成使經過該系統之製程流大體沿著流程路徑 p」進行’如第6圖之路〜"所示。-般而言，大批 ==該生產線6°°移動’是藉由-或多個機械手裳 件被行’機械手裝置615或機械手組 件被㈣成可利用該系.統控制器6〇1命 定位該些基板’使得-或多個處理室（例如，元件符動： :二:)二處理在台62°、634能接收該些基板或使該些基 包括一機械手615Α，与詞整機械手裝置615可 615Β (例如，，骨動^ 1利用水平移動控制系統 (U π動、線性馬達）沿該主框架 向移動及定位一或多個基板。 之長度方 615是一習知機械 實“中，该機械手裝置 赫丰贫 手裝置’例如六軸式機械手或SCARA機 :手，其可㈣接至—水平移動控制系統6ΐ5β : 據期望在各個處理室621〜⑶ 用於根 定位該些基板。。62〇、634内移動及 動控制系㈣5B被二：二第6圖中所示’該水平移 被疋位於该主框架6丨9部 ”圖說明-基板製…一實例，在二對一 或多個基；/ ^ 夕固製程步驟，在該主框架619内傳 處理該些基板。該製程專、 圖之元件符…括“步驟（例如，第 件符就102-107)與傳送步驟 28 201001508

Pl-p14)之競爭。第6圖說明在執行第ΐβ圖中 中之製程步驟時，一戋多個A 、知100 次^個基板可以沿循的傳送步驟實 歹!。在一具體實施例中，如第6圖中所示’該機械手襄置 ⑴被調整用以傳送將在生產線_每個處理 中同時進行處理的基板批次或昆盒。在此配置態樣中，利 用該機械手裳置615將一基板批次從一輸入中繼區域平台 620上移除’且沿傳送路徑&傳送至處理室603,以在: 板完成步驟舰（第，圖）。在—具體實施财，: 賴需要將該些基板暴露於—含酸或含溶劑的溶液中，以 預先清潔該些基板之表面。—旦完成該步驟iq3a之後 :該機械手褒置615將該些基板沿傳送路徑匕傳送至處理 ::步:處理f 622中執行在去離子水中浸泡及/或噴霧 驟’以清除步驟1G3A在該基板表面上殘留的任何 化干藥π在70成該沖洗步驟之後，由該機械手裝置6 j 5 將該基板沿傳送路徑Ρ3傳送至處理室⑵，在處理室⑵ 中對該些基板執行步驟刪。—旦完成該處理步驟咖 之後’則由該機械手裝置615將該些基板沿傳送路徑匕傳 送至處理室624’在處理室624中執行在去離子水中浸泡 及/或喷霧沖洗的步驟’以清除步驟1〇3Β在該基板表面上 殘留之任何化學藥品。在處理室624中完成該沖洗步驟之 後’由該機械手裝置615將該基板沿傳送路徑h傳送至處 理室625,在處理室625中對該些基板執行步驟ι〇4。在一 =中：如第6圖中所示’該處理室625之尺寸被設定為 成谷納複數個基板批次，因為步驟m的處理時間通常比 29 201001508 在其他處理室中所執行之製程的時間要長（例如，長3倍 至30倍），以期在沿生產線6〇〇穩定傳送基板時可以更 好地利用該些處理室。因此，在該生產線6〇〇的一些態樣 中，一或多個處理室之尺寸可設計成允許在該些處理室中 並行（parallel)處理多批次基板，以預防堵塞，且提高基板 生產量《在一實例中，一基板批次可能包括5個或更多個 基板，較佳包含20個或更多個基板。在執行步驟1〇4之後， 則由該機械手裝置6 1 5將該基板沿傳送路徑P6傳送至處理 室626,在處理室626中執行在去離子水中沖洗的步驟， 以/月除步驟104在該基板表面上殘留之任何化學藥品。在 冲洗《亥些基板之後，由該機械手裝置6丨5將該些基板沿傳 送路徑P7傳送至處理室627，在處理室627中執行後蝕刻 紋理平滑製程，例如步驟1〇5。一旦完成該步驟1〇5之後， 則由該機械手裝置6丨5將該些基板沿傳送路徑h傳送至處 理室628，在處理室628中執行在去離子水中浸泡及/或喷 霧沖洗的步驟，以清除步驟1G5在該基板表面上殘留之任 何化學藥品。在沖洗該些基板之後’由該機械手裝置615 將该些基板沿傳送路徑j>9傳送至處理室629,在處理室 中執行後清潔步驟’例如步驟霞。—旦完成該步驟祕 之後，則由該機械手裝置615將該些基板沿傳送路徑 傳送至處理室㈣，在處理t 63G中執行在去離子水中浸 泡及/或噴霧沖洗的步驟，以清除步驟1G6A在該基板表面 上殘留之任何化學藥品。然後利用該第一機械手裝置615 將該些基板沿傳送路徑Pu傳送到處理室631，在處理室 30 201001508 631執行步驟l〇6B。在一具體實施例中，該機械手裝置6i5 被調整用以在該些處理室629〜632之間多次傳送該此基 板，以連續重複執行步驟106A〜106B，如上文所討論。在 一具體實施例中，設定該些處理室629-632之尺寸能自處 理時間開始容納複數個基板批次，以便可以同時處理多個 基板批次，從而連續重複執行步驟1〇6A_1〇6B時，可以更 好地利用該些處理室，而可在生產線6〇〇中穩定傳送基 板。在完成步驟106A及106B之後，該機械手裝置615沿 傳送路徑Pu將該些基板傳送到處理室632，在處理室632 中執行沖洗步驟。一旦完成該沖洗步驟，該機械手裝置615 將該些基板從該處理室632中移除，並沿傳送路徑Pi〗傳 送至乾燥室633,可以在該處乾燥該些已處理基板之表面。 該乾燥過程可包括使用氮氣流或潔淨的乾燥空氣流來乾燥 該些基板。在完成該乾燥製程之後，彳以將該些基板沿傳 达路徑p14傳送至出口中繼區634,在此處接收該（等）基 板，以進行後續太陽能電池製造過程，如上文參照第MB 圖所討論者。

母—虑；搜宕由糾田从π獅. 處理室中所用的化學藥品 如反射率及/或粗糙度量測 統控制器60 1能夠監視和； 該製程以及在該製程100中 活性。在一態樣中，在該些 31 201001508 處理室 622、624、626、628、630 或 632 其中一者

一清洗步驟之後，該機械手裝置615用以將—或多個基^ 沿路徑P22傳送至離線量測裝置652以進行測試和分^ 在-具體實施例中’ 一或多個原位量測裝i 651被調整用 以在-或多個基板的-表面上進行表面性質量測，該些基 板位在該些處理室621〜632之其中至少—者中。該原位量 測裝置651可允許該系統控制器6〇1在該些製程期間即時 或以間斷地間隔監視及控制該製程，以及監視及控制在該 製程100中每一處理室中所用的化學藥品活性。在—具體 實施例中，該系統控制器601能夠控制從一化學藥品傳送 源645供應一或多種化學藥品（例如，臭氧、酸、驗、濕 潤劑、蝕刻添加物）給該生產線6〇〇之一或多個處理室的 數置及時機’該些處理室例如為處理室621、623、625、 627、629及63 1。在一具體實施例中，該化學藥品傳送源 645被調整用以向一水溶液中計量地供應期望數量之濃縮 化學藥品。在一實例中，該化學藥品提供源被調整用 於向處理室621〜632計量地供應期望數量之以下溶液（或 者從中移除期望數量之以下溶液）：濃縮氫氧化鉀溶液 645A、濃縮氫氟酸溶液645B、濃縮鹽酸（HC1)溶液645C、 濃縮確酸溶液645D、濃縮含濕潤劑溶液645E、濃縮含蝕 刻添加物溶液645F及/或臭氧（〇3) 645G，該些處理室之每 一者被連接至一去離子水源（未示出）。應當注意，第6圖 所示態樣無意於限制本發明範圍，由於該化學藥品傳送源 645所包含之溶液及傳送裝置一般均足以完全控制該製程 32 201001508 100所使用之全部溶液。在-實例中，向-或多個不同處 理室621〜632中計量地供應去離子水。 儘官上述描述針對本發明的多個具體實施例，但亦 在不背離本發明基本範圍之情況下，設計本發明㈣他^ =-步具體實施例’本發明範圍由以τ巾請專利範圍所界 定0 【圖式簡單說明】 、為實現及詳盡理解本發明上述特徵，將參考在隨附圖 式中所示出之具體實施例對上文已摘要概述之本發明進行 更詳盡說明。此專利或申請檔案包含至少一彩色圖式。根 ，申請且在支付必要費用之後，可由政府機構提供該具有 衫色圖式之本專利或專利申請公開案的複本。 第1Α圖根據本發明之一具體實施例描述在一 上執行表面紋理化製程的製程流程圖； 土 第1B圖根據本發明之一具體實施例描述在一矽基板 上執行表面紋理化製程的製程流程圖； 第2A-2B圖描述基板之一部分的截面視圖，其對應於 第1A圖及/或第1B圖之製程的各個階段； 第3A圖根據本發明一具體實施例描述具有一紋理化 表面之矽基板的截面視圖，該基板可用於製造結晶太陽能 電池； 第3 B圖根據本發明一具體實施例描述具有一紋理化 33 201001508 表面之太陽能電池的截面視圖；以及 程前後的反射 第4圖為基板表面在經過表面紋理化製 率曲線比較圖； 5A圖至第5D圖包括四個職圖，其說明根據本 發明一具體實施例使用㈣化學溶液所能實現之表面粗链 度的差別’該些化學溶液可包含或不包含_或多種表面修 改添加物； 第6圖係根據本發明一具體實施例之太陽能電池生產 線的平面圖。 、為便於理解，已經儘可能使用相同元件符號表示各圖 式中共有之相同元件。根據設計，一具體實施例中的元件 及特徵可被有利地整合於其他具體實施例中，而無須重複 鈇述。 但應注意’該些隨附圖式僅說明本發明之例示性具體 實施例，因此不應被看作對本發明範圍的限制，本發明可 允許其他等效具體實施例。 【主要元件符號說明】 100 製程 102、103、103A、103B、104 步驟 105、106、106A、106B、107 步驟 200 矽基板 202 厚度 34 201001508 204 206 208 210 212 213 214 300 302 304 306 308 311 320 321 322 323 325 402 404 600 601 615 615Α 上表面 下表面 面度 稜錐峰頂 紋理化表面 谷底 棱錐 矽太陽能電池 鈍化層 非晶系及/或結晶矽層 後接點 金屬前接點 抗反射塗層 前表面 p型基極區域 η型射極區域 ρ-η接面區域 金屬後接點 反射曲線 反射曲線 生產線 系統控制器 機械手裝置 機械手 35 201001508 615B 水平 移 動 控 制 系統 619 主 框 架 620 台 621-633 處 理 室 645 化 學 藥 品 傳 送 源 645A 濃 縮 氫 氧 化 鉀 溶液 645B 濃 縮 氫 氟 酸 溶液 645C 濃 縮 鹽 酸 (HC1)溶液 645D 濃 縮 頌 酸 溶液 645E 濃 縮 含 濕 潤 劑 溶液 645F 濃 縮 含钱 刻 添 加物溶液 645G 臭 氧（03) 646 化 學 定 量 供 應 裝置 651 原 位 量 測 裝 置 36

Claims (1)

1. 201001508 七、申請專利範圍： 1. 一種將太陽能電池基板之一表面粗糙化的方法，其包 括： 將一結晶矽基板在一鹼性溶液中浸泡一段時間，該鹼 性溶液包含一表面修改添加物，以使該結晶矽基板的一表 面粗糙化，其中所形成之粗糙度的平均深度介於約丨微米 至約10微米之間。 2. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中該表面修改添 加物包含一濕潤劑及一蝕刻添加劑’該濕潤劑包含一聚醚 或一非離子表面活性劑，該蝕刻添加物包含一紛或其衍生 物。 3·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中該表面修改添 加物包括： ij 一濕潤劑，其選自由聚乙二醇（PEG)、十二烷基硫酸鈉 (SDS)、聚丙二醇（ppg)、聚乙二醇（pEG)及聚丙二醇（ppG) 之共聚物所組成之群組中；以及 一蝕刻添加物’其選自由聚（4-乙烯基苯酚）（PVP)、 ’ >臭化聚（4-乙烯基苯酚）、聚苯乙烯磺酸（PSSA)、J〇ncryl® 聚合物、酚、鄰甲酚、間甲酚、對曱酚及聚合（曱酚）組 成之群組中。 4·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該表面修改添 37 201001508 加物包含聚乙二醇，其分子量介於約200至約35〇〇〇之間 如申請專利範圍第i項所述之方法，其中㈣性溶液是 一包含氫氧化鉀的水溶液，氫氧化鉀在水中之重量百分比 濃度為約至約3。％之間，且其溫度保持在約攝氏“度 至約攝氏9 5度之間。 6·如申請專㈣㈣1項所述之方法，其巾該表面修改添 加物在該驗性溶液中之濃度為約2Qppm至約2_ppm之 7. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，更包括： 在包3氫氟酸之第一預清潔溶液中預清潔該基板； 以及 在h表面上形成該紋理之前，沖洗該基板，以清除該 第一預清潔溶液。 8. 如申請專利範圍帛7項所述之方法，其中該第一預清潔 溶液更包含靖酸。 9. 如申明專利範圍帛7項所述之方法，其中該氫氣酸在去 離子水中之重量百分比為約0.1°/。至約4°/。之間。 〇·々申叫專利範圍第1項所述之方法，更包括： 38 201001508 在該結晶石夕基板之該紋理化表面上執行一後清潔製 程，其包括： 將該紋理化表面浸泡於一包含臭氧和水的溶液 中’其中臭氧在水中之濃度介於約丄ppm至約3〇 ppm 之間；以及隨後 將該紋理化表面浸泡於一包含氫氟酸的酸性溶液 中〇 11·如申請專利範圍第10項所述之方法，更包含將該後清 潔製程連續執行至少兩遍。 12. 如申請專利範圍第！項所述之方法，更包括： 將-或多個含矽層沈積在該紋理化表面上。 13. 如申請專利_第7項所述之方法，更包括： 將該基板浸泡於一第二預清潔溶液中，該第二預清潔 溶液包含20%重量百分比的氫氧化卸。 14. 如申請專利範圍第1 Ψ ^ ^ ^ B 、斤述之方法，更包含在該表面上 形成該紋理的製程期間，至 ^ ., . v里測一次所形成之該紋理的 +均深度，且根據該測得的 于的千均深度調整該時間。 15.—種將太陽能電池基 括·· 攸之—表面粗糙化的方法’其包 39 201001508 在一包含氫氟酸之第一預清潔溶液中浸泡一結晶矽基 板； 將該結晶梦基板浸泡在一包含一表面修改添加物的驗 性溶液中’以在該結晶矽基板的一表面上形成一紋理； 量測該表面上所形成之該紋理的平均深度；以及 將該基板之該紋理化表面浸泡於一包含氫氟酸及鹽酸' 的後清潔溶液中。 r 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述之方法，更包括： (a) 在將該基板之該紋理化表面浸泡於一後清潔溶液 中之别’先將該紋理化表面浸泡於一包含臭氧及水之第一 溶液中，其中在該第一溶液中之臭氧濃度介於約i ppm至 約30 ppm之間； (b) 將該紋理化表面浸泡於該後清潔溶液中；以及 (c) 將步驟（a)及（b)重複至少兩次。 j 17.如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該表面修改 添加物係選自由聚乙二醇及聚（4_乙稀基苯紛）組成之群組。 A如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該鹼性溶液 是一水溶液，纟包含氫氧化鉀，氮氧化卸在水中之重量百 分比濃度為約至約鳩’且其溫度保持在約攝氏Μ度 至約攝氏9 5度之間。 40 201001508 19.一種執行一基板紋理化製程之方法，其包括·· 在一包含氫就酸之溶液中預清潔一 n型結晶石夕基板； 利用包3氫氧化鉀及聚乙二醇之蝕刻溶液將該n型 結晶石夕基板濕潤一段日寺以在該η型結晶石夕基板的一表 面上形成-紋理，其中所形成之該紋理的平均深度為約3 微米至約8微米之間；以及 將該基板之該紋理化表面浸泡於一包含氫氟酸及鹽酸 的後清潔溶液。 20.如申請專利範㈣19項所述之方法，更包含在該表面 上形成該紋理的製程期間，至少量測一次所形成之該紋理 的平均深度，以及根據該測得的平均深度調整該時間。 21.如申請專利範圍第19項所述之方法，更包括：

   (a)將該基板之該故理化表面浸泡於一後清潔溶液中 之前，將該紋理化表面浸泡於一包含臭氧及水的第一溶液 中，其中在該第一溶液中之臭氧濃度介於約1卯„1至^/〇 PPm之間； (b) 將該紋理化表面浸泡於該後清潔溶液中；以及 (c) 將步驟（a)及（b)重複至少兩次。 22.如申請專利範圍第19項所述之方法，更包括. 在將β亥基板之該紋理化表面浸泡於一後清省、々+ i 月硃溶液中之 前，將該紋理化表面浸泡於一包含氫氟酸及氧 〜/奋液的紋 41 201001508 理姓刻平滑溶液中。 3.種用於執行一基板紋理化製程的設備，其包括： 第—濕潤處理室’其被建構用於接收一或多個基 板且將5亥—或多個基板暴露於一預清潔溶液； 第一濕潤處理室，其内放置有一蝕刻溶液，用以在 該一或夕個基板的一表面上形成一紋理，其中該蝕刻溶液 f .包含一鹼性溶液，該鹼性溶液中包含一表面修改添加物； 一第三濕潤處理室’其被建構用於接收該一或多個基 板，且將該一或多個基板暴露於一第一後清潔溶液；以及 一機器手裝置，其被調整用於將該一或多個基板放置 於该第一、第二及第三濕潤處理室内。 24_如申請專利範圍第23項所述之設備，更包括： 一里測袭置，其被調整用以量測該一或多個基板之該 〇 表面的該些表面性質；以及 一系統控制器，其被建構用於根據該表面之該些測得 #表面性質來控制該預清潔溶液、該#刻溶液及該第一後 清潔溶液中該些化學藥品的濃度。 25.如申請專利範圍第23項所述之設備，更包括： - Ϊ測裝置，其被調整用以量測該一或多個基板之該 表面的該些表面性質；以及 一系統控制器，其被建構用於根據該表面之該些測得 42 201001508 的表面性質來控制在該些第一、第二或第三濕潤處理室中 處理該一或多個基板的時間。 26.如申明專利範圍第24項所述之設備，其中該些表面性 質包括表面反射率或表面粗糙度。 、如申叫專利耗圍第23項所述之設備，更包括一第四濕 潤處理至，其被建構用於接收一或多個基板，且將該一或 夕個基板暴露於—基本包含氫氧化鉀及水的溶液。 28.如申請專利範圍帛23項所述之設備，更包括—第四濕 潤處=室，其被建構以接收該—或多個基板，且將該表 於第—後清潔溶液，其中該第一後處理溶液包含 酸’該第二處理溶液包含臭氧及水。 申吻專利範圍第23項所述之設備，其中該一或多個 基板包含一由5個或更多個基板組成之批次，且該第二渴 潤處理室被建構“㈣處理複數個批次。 从如申請專利範圍第23項所述之設備，更包括一第四濕 :處理室，其被建構用於接收—或多個基板，且將該一或 固基板暴路於-基本包含氣氣酸、氧化溶液及水之溶液。 43