Etching techniques for thinning silicon wafers for ultra thin high efficiency IBC solar cells

Abstract

[ANGLÈS] High efficiency Interdigitated back contact (IBC) solar cells help reduce the area of solar panels needed to supply sufficient amount of energy for household consumption. We believe that a properly passivated IBC cell with the aid of light trapping schemes can maintain an efficiency of 20% even with thickness under 20μm. In this work, photolithography and etching techniques are used for deep etching of crystalline Silicon (c-Si) wafer to a thickness less than 20 μm. Tetramethylammoniumhydroxide (TMAH) wet anisotropic etching and plasma based Reactive ion etching (RIE) are used with SPR 220-7.0 and SU-8 photoresists. SiO2 is used as making layer for TMAH etching. TMAH etch of a 4-inch c-Si wafer is done at a temperature of 80°C for 8 hours. RIE of a quarter of a 4-inch c-Si wafer is done for 3 hours using SF6 as reactive gas. A baseline photolithography process flow for SU-8 photoresist deposition was developed. The etch rates of TMAH etch techniques fall within the range of 0.3 – 0.45 μm/min and etch rates for Reactive ion etching fall within the range of 1.2 – 1.8 μm/min. The Reactive ion etching shows capability of achieving smaller thickness sizes with greater advantages than the TMAH etching technique.

[CASTELLÀ] Alta eficiencia contacto posterior interdigitada (IBC) células solares ayudan a reducir el área de paneles solares necesarios para suministrar la suficiente cantidad de energía para el consumo doméstico. Creemos que una célula IBC correctamente pasivado con la ayuda de los esquemas de retención de la luz puede mantener una eficiencia del 20%, incluso con espesor bajo 20μm. En este trabajo, técnicas de fotolitografía y el grabado se utilizan para la profundidad de grabado de silicio cristalino (c-Si) oblea para un espesor inferior a 20 micras. Tetramethylammoniumhydroxide (TMAH) húmedo grabado anisotrópico y basado grabado iónico reactivo plasma (RIE) se utilizan con SPR 220-7,0 y SU-8 fotoresinas. SiO2 se utiliza como capa para hacer TMAH grabado. TMAH de grabado de un 4 pulgadas oblea de c-Si se realiza a una temperatura de 80°C durante 8 horas. RIE de un cuarto de 4 pulgadas c-oblea de Si se realiza durante 3 horas utilizando SF6 como gas reactivo. Se elaboró ​​un fotolitografía flujo del proceso de línea de base para el SU-8 fotoprotector deposición. Las velocidades de ataque de las técnicas de grabado TMAH caen dentro del rango de desde 0,3 hasta 0,45 micras/min y etch tarifas de caída grabado iónico reactivo dentro del rango de 1,3 hasta 1,8 micras/min. El grabado iónico reactivo muestra capacidad para conseguir grosores más pequeños con mayores ventajas que la técnica de grabado TMAH.

[CATALÀ] Alta eficiència contacte posterior interdigitada (IBC) cèl·lules solars ajuden a reduir l'àrea de panells solars necessaris per subministrar la suficient quantitat d'energia per al consum domèstic. Creiem que una cèl·lula IBC correctament passivat amb l'ajuda dels esquemes de retenció de la llum pot mantenir una eficiència del 20%, fins i tot amb espessor baix 20μm. En aquest treball, tècniques de fotolitografia i el gravat s'utilitzen per a la profunditat de gravat de silici cristal (c-Si) hòstia per a un gruix inferior a 20 micres. Tetramethylammoniumhydroxide (TMAH) humit gravat anisotròpic i basat gravat iònic reactiu plasma (RIE) s'utilitzen amb SPR 220-7,0 i SU-8 fotoresines. SiO2 s'utilitza com a capa per fer TMAH gravat. TMAH de gravat d'un 4 polzades hòstia de c-Si es realitza a una temperatura de 80 ° C durant 8 hores. RIE d'un quart de 4 polzades c-hòstia de Si es realitza durant 3 hores utilitzant SF6 com a gas reactiu. Es va elaborar un fotolitografia flux del procés de línia de base per al SU-8 fotoprotector deposició. Les velocitats d'atac de les tècniques de gravat TMAH cauen dins del rang de des 0,3-0,45 micres / min i etch tarifes de caiguda gravat iònic reactiu dins del rang de 1,3-1,8 micres / min. El gravat iònic reactiu mostra capacitat per aconseguir gruixos més petits amb grans avantatges que la tècnica de gravat TMAH.