世界各國在加速發 展經濟的情況下，大量的消耗傳統石化能源，如石油、煤礦、天然氣等，導致傳統石化能源的價格節節攀升，隨之而來的溫室效應造成極端氣候等環境問題也日益嚴 重。為此，世界各國開始重視綠色能源的開發，包含太陽能、地熱、潮汐能、風力、生質能等可循環利用之能源，而其中又以太陽能因不需特定地理條件及製作成 本、便利性及安全性的優勢，成為綠色能源開發的重點之一。
在太陽能市場中，矽晶太陽電池擁有超過九成的市占率，其中又有將近 64%為多晶矽太陽電池。因此如何提升多晶矽太陽電池的效率並且降低成本，一直是廠商們努力的重點。隨著新型切割技術的開發，新的製絨製程也開始受到關 注，本文介紹目前多晶矽製程常用的酸蝕刻技術，以及新開發的金屬輔助蝕刻與乾蝕刻的技術原理與發展進度，並且分析各技術目前的優缺點及對產業的影響。
溼式蝕刻技術
1. 酸蝕刻技術
傳統酸蝕刻製程的優點在於製程快速，成本低廉；而一直存在的缺點則有硝酸造成的氮氧化物（NOx） 汙染，以及混酸反應導致溫度容易升高的危險性和蝕刻速率不易掌控等，但最大的問題是無法應用在鑽石線切割技術的多晶矽晶片上，主要是因為多晶矽晶片經過鑽石線切割之後的表面，形成很深的切削線痕及零星散布的小凹痕。相對的，傳統線切割的多晶片表面，則是均勻散布這些凹痕。在酸蝕刻的製絨過程中，這些凹痕有 助於形成太陽電池多晶片所需要的表面結構，也因此，較為平整的鑽石線切割多晶片反而不利於織構化處理表面，若以傳統酸蝕刻製程處理，其表面會如圖七所示， 在鑽石線切割多晶片上無法進行蝕刻處理。
圖五、氫氟酸、硝酸與水的比例和蝕刻速率的變化關係
2. 金屬輔助蝕刻製程
金屬輔助蝕刻製程（圖八），與傳統酸蝕刻不同點在於使用雙氧水取代硝酸作為蝕刻液，藉由金屬觸媒的輔助與矽基板進行電子交換，其中金屬作為陰極反應區，而矽 基板則作為陽極反應區。藉由陰極反應所產生的氫氣，可以提高氫氟酸對矽基板的蝕刻速率，且反應過程中，矽基板與金屬接觸面會發生氧化反應，生成二氧化矽， 與氫氟酸反應後生成液態的矽氟化合物，更提高氫氟酸對矽基板的蝕刻速度，只要表層金屬顆粒均勻塗佈，便可以達到均勻且快速的蝕刻效果。
圖八、金屬輔助蝕刻
乾式蝕刻技術
乾蝕刻技術多是應用於半導體積體電路的製作，相對於溼式蝕刻技術，它能製作於更窄的線寬以及更高的深寬比元件，這是因為溼蝕刻本質而言是屬於等向性蝕刻技術，不但會縱向蝕刻，也會在橫向蝕刻，形成所謂的底切現象造成線寬變大。乾式蝕刻最大的優點就是非等向性蝕刻，此特點在高解析度的轉移遮罩圖案上，有相當 卓越的表現。
矽晶片太陽電池製作中，製絨過程一直是以溼式蝕刻的方法來進行處理。將乾式蝕刻的方法應用在矽晶片的處理，則是在 2000年才開始出現相關議題，主要是以黑面電池為主。此法可以製作出反射率極低的表面結構（圖十一），希望能藉由這種表面結構，進一步增加光吸收的能 力，來達到增加短路電流，提升效率的目的。但是，矽晶片在電漿環境中，不斷遭到……以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者： 呂信緯 、陳建勳 / 工研院綠能所
★本文節錄自「工業材料雜誌」357期，更多資料請見下方附檔。