阅读说明：本技术 一种金刚线切割多晶硅片的表面处理方法 (Surface treatment method for diamond wire cutting polycrystalline silicon wafer ) 是由 柯文杰 顾夏斌 杨世豪 于 2019-04-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种金刚线切割多晶硅片的表面处理方法。该方法为：利用喷砂工艺,先对硅片表面进行喷砂处理,再将其放入含有氢氟酸、硝酸和添加剂的混合溶液中进行制绒；所述喷砂工艺为湿法喷砂,所述湿法喷砂是指将水与磨料所混合的喷砂液利用泵加压经由喷嘴射出,均匀地对硅片表面进行冲击,使硅片表面产生凹凸不平的制绒表面。本发明喷砂方式成本低、工艺简单、不用使用化学品,亦不需要改变现有太阳能电池制绒工艺；通过本发明处理的硅片所生成的电池片,可达到良好的均匀绒面效果,并且消除硅片因金刚线切割所造成的线痕与色差。(The invention discloses a surface treatment method for a diamond wire-electrode cutting polycrystalline silicon wafer. The method comprises the following steps: carrying out sand blasting treatment on the surface of the silicon wafer by using a sand blasting process, and then putting the silicon wafer into a mixed solution containing hydrofluoric acid, nitric acid and an additive for texturing; the sand blasting process is wet sand blasting, wherein the wet sand blasting refers to that sand blasting liquid mixed by water and abrasive is pressurized by a pump and is ejected out through a nozzle to uniformly impact the surface of the silicon wafer, so that the surface of the silicon wafer is provided with an uneven texturing surface. The sand blasting method has low cost and simple process, does not use chemicals, and does not need to change the existing solar cell texturing process; the battery piece generated by the silicon piece processed by the invention can achieve good uniform suede effect and eliminate the line mark and color difference of the silicon piece caused by diamond wire cutting.)

一种金刚线切割多晶硅片的表面处理方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是一种金刚线切割多晶硅片的表面处理方法。

背景技术

目前在光伏市场上，多晶硅硅片切割技术已由成本低、切片速度快以及污染较低的金刚线切割方式逐渐取代传统砂浆切割方式。但是，金刚线切割多晶硅片再切割过程中，由于金刚线磨损断线、金刚线切割设备意外停机、切割过程中大量的硅粉堆积于切割隙缝中等原因造成切割效率变化，皆会产生线痕或色差等外观不良的问题。目前市场上外观不良的金刚线切割多晶硅片约占整体金刚线切割多晶硅片产能的1～8％，这些多晶硅片将会因外观不良而被降级成B级片，影响其售出价格。若以目前常规的添加剂的酸制绒方式对外观不良的金刚线多晶硅片进行制绒，将难以同时达到低反射率和外观均匀的绒面效果，镀上抗反射层后其线痕与色差现象将更明显。

目前，为了解决金刚线切割多晶硅片外观不良的难题，针对金刚线多晶硅片制绒的主要办法包括：直接添加剂法、反应离子蚀刻(Reactive ion etching,RIE)、金属催化化学蚀刻(Metal Catalyzed Chemical Etching,MCCE)、喷砂制绒等。例如中国专利CN107623053A提供了一种降低金刚线切割的多晶硅片反射率的金属催化制绒方法能够消除金刚线切割痕迹。但是，使用金属催化制绒方法制程繁琐，需使用金属银或铜的金属元素，以及使用去除金属元素的氨水溶液，造成环境污染。中国专利CN102468371A提供了一种反应离子蚀刻的制绒方法。但是，反应离子蚀刻设备成本高产能低，不利于工业化应用。中国专利CN103339738B、CN105932078B和CN101814550A皆公开了对金刚线切割多晶硅片进行喷砂处理的方式。但是，并未针对具有线痕或色差等外观不良的金刚线切割多晶硅片在喷砂处里后的外观状态进行探讨。综上，现有金刚线切割多晶硅片的表面处理方法普遍存在工艺复杂、成本高、污染环境等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、工艺简单且环保的金刚线切割多晶硅片的表面处理方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种金刚线切割多晶硅片的表面处理方法，利用喷砂工艺，先对硅片表面进行喷砂处理，再将其放入含有氢氟酸、硝酸和添加剂的混合溶液中进行制绒；

所述喷砂工艺为湿法喷砂，所述湿法喷砂是指将水与磨料所混合的喷砂液利用泵加压经由喷嘴射出，均匀地对硅片表面进行冲击，使硅片表面产生凹凸不平的制绒表面。

进一步地，所述硅片为金刚线切割方式制造出的多晶硅片。

进一步地，所述湿法喷砂工艺中磨料为150～1000目的碳化硅或氧化铝。

进一步地，所述喷砂液为水与磨料组成，其中磨料重量占喷砂液重量的10％～40％。

进一步地，喷嘴压力为0.05～0.3MPa，喷砂液对硅片表面冲击时间为1～15min。

进一步地，制绒溶液为包括氢氟酸、硝酸与添加剂的混合溶液，添加剂包括界面活性剂。

进一步地，硅片尺寸为(156.75～157)mm*(156.75～157)mm，经喷砂处理后的硅片，重量损失为1mg～10mg。

进一步地，硅片尺寸为(156.75～157)mm*(156.75～157)mm，制绒过程对金刚线切割多晶硅片的腐蚀重量为0.25～0.35g。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)具有成本低、工艺过程稳定、不易造成硅片破片、不用使用对环境为害的金属和氨水，亦不需要改变现有太阳能电池制造工艺，将原本具有外观缺陷的B级硅片升级为A级片，以提高产品产值；(2)喷砂过程中不需添加化学添加剂和酸性溶液，其利用高硬度的研磨材料对多晶硅片进行物理破坏性的加工方式，受冲击后的硅片表面因受到粒子冲击产生凹陷而形成无规则的凹面和损伤层，不仅能达到均匀的外观绒面，亦能使硅片表面的反射率明显降低，进而提高太阳能电池的光电转换效率。

附图说明

图1是本发明金刚线切割多晶硅片的表面处理方法的流程图。

图2是实施例中具有线痕的金刚线切割多晶硅片经喷砂与酸制绒处理后的外观图。

图3是对比例中具有线痕的金刚线切割多晶硅片仅以酸制绒处理后的外观图。

具体实施方式

本发明提供一种金刚线切割多晶硅片的表面处理方法，利用喷砂处理的方式来改善外观不良的金刚线切多晶硅片，外观不良如金刚线切割不良所产生的线痕片与色差片。结合图1，具体步骤如下：

利用喷砂工艺，先对硅片表面进行喷砂处理，再将其放入含有氢氟酸、硝酸和添加剂的混合溶液中进行制绒；

所述喷砂工艺为湿法喷砂，所述湿法喷砂是指将水与磨料所混合的喷砂液利用泵加压经由喷嘴射出，均匀地对硅片表面进行冲击，使硅片表面产生凹凸不平的制绒表面。

具体地，所述硅片为金刚线切割方式制造出的多晶硅片。

具体地，所述湿法喷砂工艺中磨料为150～1000目的碳化硅或氧化铝。

具体地，所述喷砂液为水与磨料组成，其中磨料重量占喷砂液重量的10％～40％。

具体地，喷嘴压力为0.05～0.3MPa，喷砂液对硅片表面冲击时间为1～15min。

具体地，制绒溶液为包括氢氟酸、硝酸与添加剂的混合溶液，添加剂包括一种或一种以上的界面活性剂。

具体地，硅片尺寸为(156.75～157)mm*(156.75～157)mm，经喷砂处理后的硅片，重量损失为1mg～10mg。制绒过程对金刚线切割多晶硅片的腐蚀重量为0.25～0.35g。

通过本发明处理的硅片所生成的电池片，具有较常规直接添加剂制绒低的反射率，并且消除硅片因金刚线切割所造成的线痕与色差，达到合格的均匀绒面之效果。根据本发明所述的利用喷砂处理来改善外观不良的金刚线切多晶硅片的方式，对硅片酸制绒过程中的腐蚀重量，由于经喷砂处理后的硅片表面积较大，在相同的酸制绒条件下，对有喷砂处理的金刚线切割多晶硅片的腐蚀重量比未喷砂处理的金刚线切割多晶硅片的腐蚀重量要高0.02g～0.08g。

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

以湿法喷砂工艺对外观具有线痕的金刚线切割多晶硅片表面进行预处理，所述湿法喷砂工艺采用的磨料为325目的碳化硅，磨料重量占喷砂液重量的0.13，喷嘴压力为0.15MPa，喷砂处理时间为4min，喷砂处理后硅片重量损失为4mg。接着将喷砂处理后的硅片进行酸制绒，酸制绒溶液组成为硝酸浓度480g/L、氢氟酸浓度95g/L和苏州润阳光伏科技有限公司生产的添加剂浓度0.08g/L，制绒温度为8度，制绒腐蚀重量为0.28g。

对比例

仅以酸制绒对外观具有线痕的金刚线切割多晶硅片表面进行预处理，酸制绒溶液组成为硝酸浓度480g/L、氢氟酸浓度95g/L和苏州润阳光伏科技有限公司生产的添加剂浓度0.08g/L，制绒温度为8度，制绒腐蚀重量为0.22g。

实施例与对比例的结果图片如图2与图3。实施例如图2所示，可发现有线痕的金刚线切割多晶硅片经喷砂与酸制绒处理后，已观察不到线痕，达到将硅片从外观不良的B级片提升至A级片之效果；对比例如图3所示，相对于未经喷砂处理的金刚线切割多晶线痕硅片，在酸制绒处理后仍然可见明显的线痕。

综上所述，本发明在喷砂工艺中是指将水与磨料所混合的喷砂液利用泵加压经由喷嘴将喷砂液射出，所使用的喷砂方式不使用压缩空气作为喷出流体，克服了湿法喷砂中以压缩空气为主流体将水与砂料喷出导致硅片飞片与破片的缺陷。