有关用紫外线/臭氧源对硅表面进行简单的清洁和调节的研究

引言

随着高效硅太阳能电池的概念引入至工业生产，钝化前表面的清洁和调节变得越来越重要。硅基底与钝化层之间的表面质量起着重要的作用。由于成本优化工艺是光伏行业的主要目标，简单的、具有内联能力的清洁可以替代成本和时间密集型的湿化学清洁方法。

为了确保没有有机残留物作为胶水，或用于电池制造的所有晶片材料的处理痕迹，我们需要在碱性纹理之前进行清洗。对于这一过程，目前大多使用低成本SC1（标准清洁1混合物，其中氢氧化铵被氢氧化钾取代）。

实验与讨论

通过低压汞蒸汽灯产生波长为185和254 nm的紫外光，对于与氧发生的光化学反应是很重要的（图1）。波长为185纳米的紫外光被分子氧（O2）吸收，从而产生臭氧（O3）。另一方面，在254 nm处的紫外光被碳氢化合物和臭氧吸收，因此碳氢化合物污染被裂解，臭氧在氧气和氧自由基中再次解离。这样，就产生了一种动态的平衡。

 图1：汞蒸汽灯及反应机理示意图（左），准分子体系及反应机理示意图（右）

碱性纹理或锯损伤去除是单晶太阳能电池制造晶化后的第一步。金字塔可以掩盖晶片表面，然而它的运用对工艺条件和有机残留物的要求较高。参照切割晶片被乙酸溶解和指纹模拟处理痕迹（图2），英思特测试了汞蒸汽灯UV/O3源（O = 185和254 nm）能否去除有机残留物。

我们将样品暴露在汞蒸汽灯下，从而改变排气系统的参数。在较低的O3浓度下，强度为0%会导致浓度更高；强度为75%时，与（汞蒸汽灯）UV/O3源的距离保持在0.5 cm不变。在紫外线/O3被清洗后，我们对样品进行碱性纹理处理，并使用平板扫描仪进行扫描，以识别未完全去除污染物的屏蔽表面区域。

 图2：一个受污染的样品的示意图

结论

结果表明，UV/O3（汞蒸汽灯）曝光可以去除碱性纹理过程中产生的有机残留物。特别是在长时间暴露和高O3浓度的指纹被完全去除时，胶水残留物也大多被去除。预钝化条件反射可以使用两种氧化方法（UV/O3和硝酸），从而结合两种研究的钝化堆栈来提高发射器饱和电流。钝化性能的改善预计是由于界面氧化层导致的界面缺陷密度的降低。

英思特研究表明，通过紫外/O3暴露，生长的超薄SiOx层非常适合作为隧道氧化物。用UV/O3生长的隧道氧化物测定，平面样品超过720 mV，纹理样品超过710 mV。仅3 min的短暴露时间就足以实现良好的界面钝化，因此本研究的过程是一种很有前途的、简单的、成本效益的隧道氧化物的应用。