一种硅片的制绒方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种硅片的制绒方法。
【背景技术】
[0002] 金刚线切割技术也被称为固结磨料切割技术，它是利用电镀或树脂粘结的方法将 金刚石磨料附着在钢线表面，将金刚线直接作用于硅棒或硅锭表面产生磨削，达到切割的 效果。与常规砂浆切割技术相比较而言，金刚线切割具有速度快，产能高，切割精度高，材料 损耗低等特点，但是硅片表面线痕很明显，硅片的纹裂密度很低，常规的湿法制绒无法形成 有效的绒面。
[0003] 金刚线切割多晶硅片使用常规湿法制绒方式制绒后硅片表面比较亮，反射率大于 30%。而光学损失是阻碍太阳电池效率提高的重要障碍之一，所以最终制作的金刚线切割 多晶硅片效率严重偏低。因此，需要采用合适的方法解决金刚线切割多晶硅片的制绒问题。
[0004] 其中，反应离子刻蚀RIE(Reactive Ion Etching)可以适用于金刚线切割多晶娃 片制绒，RIE虽然能够有效降低硅片的反射率和提高电池效率，但是设备投资成本非常高， 而且需要引入额外的化学清洗流程，增加非常规的特殊工艺气体。
[0005] 申请号为CN201110112185. 1的中国专利提出了一种制绒方法，通过在氏304或 H3PO4-HF-HNO3混合酸溶液中进行酸腐蚀制绒；申请号为CN201310049552. 7的中国专利提 出了一种酸制绒添加剂及其使用方法；虽然通过如上述两种专利改变制绒配方和增加制绒 添加剂改善金刚线切割多晶硅片的方案多有报道，但真实效果不得而知，至少目前市面上 没有专门的适用于金刚线切割多晶硅片的溶液或制绒添加剂可供出售。
[0006] 申请号为CN201410842630. 3的中国专利提出了一种制绒预处理方法，该方法先 在850°C~900°C高温下进行扩磷预处理，以形成一层方块电阻为40~100ohm/Sq的N型 重掺杂层，得到制绒预处理硅片，然后在进行常规制绒处理，后续在制备电池时，还需要再 次经过高温扩散以形成发射极。该方法的弊端是需要经过高温扩散形成制绒预处理片，但 高温会造成多晶硅片体寿命降低，并且需要额外增加扩散炉高能耗设备，性价比不佳。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种硅片的制绒方法，该方法简单 且成本较低。
[0008] 本发明提供了一种一种硅片的制绒方法，包括以下步骤：
[0009] A)将金刚线切割的硅片用腐蚀溶液进行刻蚀；
[0010] B)将刻蚀后的硅片放置在电解液中通电，进行处理；
[0011] C)将处理后的硅片用碱性溶液进行碱性刻蚀。
[0012] 优选的，还包括：
[0013] D)将碱性刻蚀后的硅片用酸性溶液进行清洗。
[0014] 优选的，所述酸性溶液为氢氟酸与盐酸的混合溶液；所述酸性溶液中氢氟酸的浓 度为10~30mol/L ;所述酸性溶液中盐酸的浓度为0· 5~12mol/L〇
[0015] 优选的，所述清洗的时间为1~20min ;清洗的温度为20°C~60°C。
[0016] 优选的，所述刻蚀的时间为1~20min ;所述刻蚀的温度为6°C~12°C。
[0017] 优选的，所述通电的电流密度为1~lOmA/cm2;所述通电的时间为5~60min。
[0018] 优选的，所述电解液为氢氟酸与醇溶剂的水溶液。
[0019] 优选的，所述电解液中氢氟酸的浓度为1~30mol/L ;所述电解液中醇类溶剂的浓 度为 0· 1 ~16mol/L。
[0020] 优选的，所述碱性溶液为碱金属氢氧化物的水溶液；所述碱金属氢氧化物的浓度 为 0·005 ~0· 05mol/L〇
[0021] 优选的，所述碱性刻蚀的时间为1~5min ;碱性刻蚀的温度为20°C~40°C。
[0022] 本发明提供了一种硅片的制绒方法，包括以下步骤:A)将金刚线切割的硅片用腐 蚀溶液进行刻蚀；B)将刻蚀后的硅片放置在电解液中通电，进行处理；C)将处理后的硅片 用碱性溶液进行碱性刻蚀。与现有技术相比，本发明通过电化学腐蚀的方法在硅片表面形 成多孔硅结构，并通过后续的碱性溶液进行结构优化处理得到理想的绒面结构，该工艺简 单且稳定性好，既解决了金刚线切割的硅片制绒问题，同时也提高了后续镀膜的均匀性，提 高了产品的良率，提高了电池转换效率，具有很好的实用性。
[0023] 实验表明，采用本发明制绒方法得到的制绒后的硅片其表面反射率可降至5%，镀 膜后反射率可降至1%。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例1双槽电化学处理示意图；
[0025] 图2为本发明实施例1通电处理后的娃片的扫描电子显微镜照片；
[0026] 图3为本发明实施例1碱性刻蚀后的硅片的扫描电子显微镜的照片。
【具体实施方式】
[0027] 下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 本发明提供了一种硅片的制绒方法，包括以下步骤:A)将金刚线切割的硅片用腐 蚀溶液进行刻蚀；B)将刻蚀后的硅片放置在电解液中通电，进行处理；C)将处理后的硅片 用碱性溶液进行碱性刻蚀。
[0029] 其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
[0030] 将金刚线切割的硅片用腐蚀溶液进行刻蚀；其中所述硅片为本领域技术人员熟知 的硅片即可，并无特殊的限制，本发明中优选为多晶硅片；所述腐蚀溶液为本领域技术人员 熟知的腐蚀溶液即可，本发明中优选为氢氟酸和硝酸的混合溶液；所述氢氟酸的浓度优选 为1~5mol/L，更优选为1~4mol/L，再优选为2~3mol/L ;所述硝酸的溶度优选为3~ 15mol/L，更优选为4~12mol/L，再优选为6~10mol/L ;所述刻蚀的温度优选为6 °C~ 12°C，更优选为7°C~10°C，再优选为7°C~9°C ;所述刻蚀的时间优选为1~20min，更优 选为4~15min，再优选为4~lOmin。
[0031] 刻蚀之后，优选用水进行清洗，更优选采用去离子水进行清洗；所述清洗的温度优 选为20°C~80°C，更优选为20°C~60°C，再优选为20°C~40°C ;所述清洗的时间优选为 1~20min，更优选为4~15min，再优选为4~lOmin。
[0032] 清洗后，再放置在电解液中通电，进行处理。其中，所述电解液优选为氢氟酸与醇 溶剂的水溶液；所述氢氟酸的浓度优选为1~30mol/L，更优选为1~25mol/L，再优选为 3~20mol/L，最优选为5~15mol/L ;所述醇溶剂的浓度优选为0· 5~16mol/L，更优选为 1~13mol/L，再优选为3~10mol/L，最优选为5~10mol/L ;所述醇溶剂的种类为本领域 技术人员熟知的醇溶剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为乙醇和/或丙醇，更优选为 乙醇或丙醇；为避免其他杂质离子对硅片的影响，所述水溶液优选为去离子水溶液；所述 通电的电流密度优选为1~10mA/cm 2,更优选为2~8mA/cm2,再优选为3~7mA/cm2;所述 通电的时间优选为5~60min，更优选为10~50min，再优选为20~40min，最优选为25~ 35min〇
[0033] 本发明中，通电进行处理的场所优选为电解槽，即在电解槽中对硅片进行通电处 理；所述电解槽可为单槽结构，也可为双槽结构并无特殊的限制；所述电解槽的电极优选 为铜电极或铂电极。利用电解槽对硅片进行处理即把硅片插入电解槽中间的固定架上，硅 片将电解槽分为两个相互独立的"半槽"，半槽间通过硅衬底实现导通，正对负电极的硅片 表面成为电化学反应的阳极，生成多孔硅结构。
[0034] 电化学刻蚀是在氢氟酸与醇类溶剂的混合溶液中，对硅片施加低于电抛光的电流 密度而获得多孔硅。电化学刻蚀法形成的多孔硅具有孔径小（最小可达几个纳米）、孔分 布较规则、多孔层深度较大且可根据需要易于控制的优点，形成的多孔硅层上表面的粗糙 度和晶格结构基本上仍保持和衬底一样，这有利于在多孔层进行其他工艺加工而不影响性 能。
[0035] 通电处理后，优选用水进行清洗，更优选采用去离子水进行清洗；所述清洗的温度 优选为20 °C~80 °C，更优选为20 °C~60 °C，再优选为20 °C~40 °C;所述清洗的时间优选为 1~20min，更优选为4~15min，再优选为4~10min。
[0036] 然后再用碱性溶液进行碱性刻蚀。所述碱性溶液优选为碱金属氢氧化物的水溶 液，更优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾的水溶液，再优选为氢氧化钾的水溶液；所述碱性溶 液中碱金属氢氧化物的浓度优选为0. 005~0. 05mol/L，更优选为0. 01~0. 05mol/L，再优 选为0. 02~0. 05mol/L ;所述碱性刻蚀的温度优选为20°C~40°C，更优选为30°C~40°C ; 所述碱性刻蚀的时间优选为1~5min，更优选为3~5min。
[0037] 使用电解槽设备对硅片表面施加电流，在电化学腐蚀作用下，硅片面对负极的表 面形成均匀的多孔硅结构，再将具有多孔硅结构的硅片置于碱性溶液进行微纳复合绒面结 构修正刻蚀，最终得到理想的