阅读说明：本技术 金刚线多晶硅片表面织构化加工方法 (Surface texturing processing method for diamond wire polycrystalline silicon wafer ) 是由 王懿喆 易武雄 潘鼎鼎 张卫 于 2018-06-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种金刚线多晶硅片表面织构化加工方法,包括如下步骤：S1:对金刚线多晶硅片的一侧表面进行均匀喷砂处理,在该侧面形成太阳光的入射面；S2：将步骤S1处理后的金刚线多晶硅片放入腐蚀液内进行腐蚀处理,所述腐蚀液包括4-10%的氢氟酸,30-50%的硝酸,0.01-0.05%的表面活性剂,0.01-0.5%的缓蚀剂,和0.01-0.5%的稳定剂,其余为去离子水。本发明能够将金刚线切割应用于多晶硅片的表面织构化加工中,具有减反射效果显著、外观形貌均匀、成本低廉、清洁环保的特点。(The invention discloses a method for texturing the surface of a diamond wire polycrystalline silicon wafer, which comprises the following steps: s1, uniformly performing sand blasting treatment on one side surface of the diamond wire polycrystalline silicon wafer to form a sunlight incidence surface on the side surface; s2: and (4) putting the diamond wire polycrystalline silicon wafer processed in the step (S1) into an etching solution for etching, wherein the etching solution comprises 4-10% of hydrofluoric acid, 30-50% of nitric acid, 0.01-0.05% of surfactant, 0.01-0.5% of corrosion inhibitor, 0.01-0.5% of stabilizer and the balance of deionized water. The diamond wire cutting method can be used for applying diamond wire cutting to surface texturing processing of polycrystalline silicon wafers, and has the characteristics of remarkable antireflection effect, uniform appearance, low cost, cleanness and environmental protection.)

金刚线多晶硅片表面织构化加工方法

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体来说涉及一种金刚线多晶硅片表面织构化加工方法。

背景技术

目前，在太阳能光伏发电技术中，多晶硅电池由于成本低廉，工艺稳定，占据了光伏发电的主流位置。目前，对硅切片的主要方式包括砂浆线锯切割和金刚线切割。其中，金刚线切割因切割效率高、浪费硅料少的特点，逐渐成为硅片生产的主流技术。本领域技术人员一般将通过金刚线切割生成的单晶硅片称为金刚线单晶硅片，将通过金刚线切割生成的多晶硅片称为金刚线多晶硅片。众所周知，金刚线目前已经在金刚线单晶硅片的生产中获得了成功的应用，但受限于制绒工艺，金刚线多晶硅片的电池转换效率没有得到充分发挥。单晶硅片织构化处理利用了硅的晶体结构在不同晶向上被特定浓度碱溶液腐蚀的速率存在差异的特性，通过控制碱性腐蚀液的浓度、反应温度等条件在整个硅片表面获得倒金字塔结构，从而得到非常良好的减反射效果。而在铸造多晶硅时，晶粒的晶向分布是杂乱无章的，碱溶液腐蚀无法得到在硅片表面上完全一致的倒金字塔结构，因此无法得到理想的减反射效果。具体来说，在金刚线切割多晶硅片的表面，用酸腐蚀进行织构化处理的效果不如人意：由于酸腐蚀总是优先沿着硅片表面业已存在的微裂纹进行，这些微裂纹为高能量态，提供了形成凹坑的“引子”，并最终形成陷光绒面。在砂线切割多晶硅片时，切割线并不进行切削加工，其主要作用是将磨削浆料以高速带入切割区域并对磨料施加载荷，最终由磨料对硅材料进行磨削切割，因此在硅片表面形成了分布密度非常大的微裂纹。但在金刚线切割硅片过程中，金刚石线锯高速运转，固定在金刚线上的硬质金刚砂以一定的压力对硅材料直接进行磨削切割。金刚线切割实际上带有一定的磨削性质，由此在硅表面形成的微裂纹密度比较低，形不成酸腐蚀所需要的“引子”，所以陷光效果不太明显，从而影响了电池效率的提升。

对于金刚线切割多晶硅片的制绒技术，国外内已经有多家公司提出了不同的结果方案。目前初步展开应用的就是黑硅技术。其中第一种就是所谓的干法黑硅技术：将去除损伤层的多晶硅片置于等离子体干法刻蚀腔体中，通过CF₄等反应气体等离子化后形成的反应离子对硅片表面进行不断刻蚀处理，最终形成尺度在数十到数百纳米的微孔，这些微孔具有良好的减反射效应。干法刻蚀的特点是减反射效果最好，但设备昂贵、配套工艺多，成本高，除少数一线大厂开展试验外，还没有在全行业范围内推广的迹象。第二种是湿法黑硅技术：经过表面去损伤层的硅片，在氢氟酸/硝酸/硝酸银体系（或其他类似配方体系）中进行催化刻蚀反应。反应后在硅表面形成微观多孔结构，后续进一步扩大而形成合适的表面陷光结构。相对干法黑硅而言，湿法黑硅的减反射效果稍差一些，但所用设备相对简单低廉，因此具备规模化应用的潜力，但工艺过程中使用到Ag、Au等各种重金属元素，对环境不友好，而且容易对硅片造成污染，所以工艺过程控制要求高。上述两种黑硅方案的共同特点是，对现有产线的制绒设备变动比较大，由此造成的设备成本非常高昂，一般企业比较难以承受。因此，如何开发出一种新的金刚线多晶硅片表面织构化加工方法，能够无需对现有产线的制绒设备进行大的变动、实现对金刚线多晶硅片的表面织构化加工，并达到降低成本的目的，是本领域技术人员的研究方向。

发明内容

本发明提供了一种金刚线多晶硅片表面织构化加工方法，能够实现对金刚线多晶硅片的表面织构化加工，并达到降低成本的目的。采用的具体技术方案如下：

一种金刚线多晶硅片表面织构化加工方法，包括如下步骤：S1:对金刚线多晶硅片的一侧表面进行喷砂处理，在该侧面形成太阳光的入射面；S2：将步骤S1处理后的金刚线多晶硅片放入腐蚀液内进行湿法织构化处理，所述腐蚀液包括4-10%的氢氟酸，30-50%的硝酸，0.01-0.05%的表面活性剂，0.01-0.5%的缓蚀剂，和0.01-0.5%的稳定剂，其余为去离子水。

采用上述技术方案，通过对金刚线硅片进行喷砂预处理后，再进行湿法刻蚀处理，得到良好减反射效果的织构化表面。上述技术方案能够最大程度的利用常规多晶产线上已有的织构化制绒设备，以达到和产线兼容的效果，从而节约了生产成本。同时还避免了黑硅方案中产生的对环境不友好的CF₄之类气体，以及Ag，Au等重金属污染。

优选的是，上述金刚线多晶硅片表面织构化加工方法中：所述喷砂处理是指通过高压气体携带固体粉末状的磨料对多晶硅片的一侧表面进行均匀喷射处理。

更优选的是，上述金刚线多晶硅片表面织构化加工方法中：所述磨料为氮化硅、石英砂、碳化硅等材质中的任一种或任几种的组合。

进一步优选的是，上述金刚线多晶硅片表面织构化加工方法中：所述磨料为纯度大于99.9%、颗粒尺度在1-6um的微米级磨料。

更优选的是，上述金刚线多晶硅片表面织构化加工方法中：所述高压气体的压力值范围为0.05-0.3kgf/cm2 。

更优选的是，上述金刚线多晶硅片表面织构化加工方法中：所述喷砂处理对多晶硅片的材料去除厚度在0.5-5um。

进一步优选的是，上述金刚线多晶硅片表面织构化加工方法中：所述表面活性剂采用吉米奇类、季铵盐类阳离子表面活性剂及复配物。

进一步优选的是，上述金刚线多晶硅片表面织构化加工方法中：所述腐蚀液的温度为3-10℃内的某个恒定温度值，腐蚀时长为30-240秒。

与现有技术相比，本发明能够将金刚线切割应用于多晶硅片的表面织构化加工中，具有减反射效果好、外观形貌均匀、成本低廉、清洁环保的特点。

附图说明

下面结合附图与

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的工作流程示意图；

图2为反射率检测对比图，其中虚线为普通金刚线多晶硅片的反射率曲线，实线为通过本发明对金刚线多晶硅片进行表面织构化加工后所得产品的反射率曲线；

图3为普通金刚线多晶硅片的绒面SEM图；

图4为采用本发明对金刚线多晶硅片进行织构化制绒所得产品的绒面SEM图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合实施例作进一步描述。

如图1所示为实施例：

首先，提供金刚线切割制备的金刚线多晶硅片、其厚度控制在150um-250um。将该多晶硅片输入链式传动的喷砂机中进行单面喷砂预处理，喷砂机的喷头为摇摆式往复运动方式，保证喷砂均匀，喷砂气体压力为0.08kgf/cm2。硅片通过传送带从喷头下垂直于喷头摆动方向单向沿直线运行经过，传送速度为2.0m/s。所用喷砂料为粒度为3000目的高纯度石英砂，尺度在2-6um。

其次，将喷砂处理后的多晶硅片，通过链式制绒设备进行进一步的湿法织构化处理：设备为RENA公司的5道或8道设备。使用的腐蚀液中，各组分占比为：浓度49%的氢氟酸70升，浓度68%的硝酸300升，去离子水150升。使用上海硅洋新能源科技有限公司的金刚线硅片制绒添加剂GY-DAD系列，该系列添加剂即由表面活性剂，缓蚀剂和稳定剂组成，该添加剂的添加量占腐蚀液总体积的1%。腐蚀液通过循环泵进行循环冷却和更新，保持冷却温度6-9℃。将经过喷砂工艺的硅片通过辊轮传输，在液面下方1-2cm处通过。调整硅片传输带速和温度，保证硅片的刻蚀减薄量在0.25g，完成制绒工艺。

图2-4是通过上述工艺过程得到产品与普通金刚线硅片的反射率测试对比及SEM照片外观形貌对比。由图2-4可知，通过本发明所揭示的方法，能够极大提高硅片表面的粗糙程度，降低了反射率，从而有助于电池转换效率的提高。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。