摘要：湿法刻蚀可以用来代替太阳能电池生产中通常使用的等离子刻蚀，将扩散后正面和背面的p-n结分开。在太阳能电池的生产工艺中，湿法刻蚀的背腐蚀效果的优劣决定了太阳能电池的腐蚀效果和清洗效果，且会对制程的管控造成严重的影响。本文主要总结了HF-HNO3体系的背腐蚀原理，并对氢氟酸，硝酸等化学品的配比，流量，温度等对太阳能电池片的影响做了分析。 

　　引言 

　　硅材料中含有大量的杂质和缺陷，导致硅中少数载流子寿命及扩散长度降低。为提高硅太阳电池的效率，首先必须对硅材料中具有电活性的杂质和缺陷进行钝化和清洗。近年来，湿法刻蚀的钝化作用和清洗引起人们广泛的关注，它具有低温、高效率、成本低等优点，并能一次性完成钝化和清洗去除杂质。一系列的文章都报导了采用湿法刻蚀能够去除硅表面的杂质和金属离子，最终提高电池的效率。 

　　硅刻蚀技术在光电子器件[1]、压电电阻[2]、量热光检测[3]、基因芯片[4]等多种领域均有广泛应用。化学刻蚀因其方法简单、操作容易、适合于大面积硅片蚀刻和大规模生产的特点倍受关注。湿法刻蚀是刻蚀的一种方法，其他的有干刻蚀，等离子刻蚀等。湿法刻蚀是利用合适的化学试剂先将未被光刻胶覆盖的晶片部分分解，然后转成可溶的化合物达到去除的目的。这种刻蚀技术主要是借助腐蚀液和晶片材料的化学反应，因此我们可以借助化学试剂的选取、配比以及温度的控制等来达到合适的刻蚀速率和良好的刻蚀选择比。 

　　本文主要总结了HF-HNO3体系的背腐蚀原理，并对氢氟酸，硝酸等化学品的配比，流量，温度等对太阳能电池片的影响做了分析。

 

　　1. 湿法刻蚀定义及工艺 

　　1.1湿法刻蚀的定义 

　　湿法刻蚀：一般将硅片放入具有确定化学成分和固定温度的腐蚀液体里通过化学反应来进行的腐蚀。一般湿法刻蚀是各向同性的。硅的各向同性腐蚀是指腐蚀速率与晶向(晶面)基本无关，在各个方向上硅的腐蚀速度相等。硅在腐蚀液中的腐蚀受到多种因素的影响，例如温度及配比等对腐蚀速率和形貌都有大影响。一般腐蚀速率随温度升高而增大，并呈指数关系，而且不同配比的腐蚀剂其腐蚀速率随温度变化的快慢也有差异。另外，不同配比的腐蚀液，腐蚀速率也不同。硅的各向异性腐蚀，是指对硅的不同晶面具有不同的腐蚀速率。 

　　1.2湿法刻蚀的原理 

　　湿法刻蚀其实是腐蚀的一种，是对硅片边缘的腐蚀，但不影响太阳电池的工艺结构，是把去除磷硅玻璃工艺和等离子刻蚀工艺两种工艺揉和在一起，但效果却优胜的一种工艺。 

　　HF/ HNO3体系，利用其各向同性腐蚀特性，使用RENA in-line式结构的设备，利用表面张力和毛细作用力的作用去除边缘和背面的PN结，防止上下短路；同时去掉扩散前的磷硅玻璃（PSG）。大致的腐蚀机制是HNO3把Si氧化成SiO2，HF再去除SiO2。化学反应方程式： 

　　3 Si + 4 HNO3 → 3 SiO2 + 4 N0 + 2 H2O 

　　SiO2 + 4 HF → SiF4 + 2 H2O 

　　SiF4 + 2 HF → H2SiF6 

　　1.3湿法刻蚀的基本过程 

　　湿法刻蚀是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术，它是一种纯化学刻蚀，具有优良的选择性，刻蚀完当前薄膜就会停止，而不会损坏下面一层其他材料的薄膜。它主要有以下过程： 

　　去除PSG（去除边缘PN结）→酸洗（去除磷硅玻璃）→水洗→碱洗（中和前面的酸）→水洗→酸洗（去除硅片的金属离子）→水洗→吹干。 

　　1.4主要的化学反应 

　　酸洗 

　　SiO2 + 6 HF → H2 + SiF6 + 2 H2O 

　　用氢氟酸把上道工序产生SiO2 去除，生成可溶性物质和气体，从而达到去除磷硅玻璃的目的。 

　　中和反应 

　　NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O 

　　 HF + NaOH = NaF + H2 

　　氧化还原反应 

　　HF和硅片上的金属杂质反应使硅片更纯，光电转换效率更高。