专利名称：冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法
技术领域：
本发明涉及硅片的绒面制备方法，更具体地，涉及冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法。
背景技术：
制绒是太阳能电池中影响太阳能效率的重要因素。太阳能电池片的制绒，是通过化学反应在硅片表面产生各向异性腐蚀，形成密集的显微金字塔形角锥体结构的绒面，使太阳能电池片最大限度地减少光反射率，提高光电转换效率。因此，通过制绒可以有效地减少硅片对太阳光的反射作用，增加硅片对入射光的吸收，从而提高电池效率。目前在大工业生产中一般采用成本较低的氢氧化钠或氢氧化钾稀溶液(浓度为1% 2%)来制备绒面。另外，为了有效地控制反应速度和绒面的大小，会添加一定量的 IPA作为缓释剂和络合剂。理想的绒面效果，应该是金字塔大小均匀，覆盖整个表面。金子塔的高度在3 5μπι之间，相邻金字塔之间没有空隙，具有较低的表面反射率。现有技术中，制绒是晶硅电池的第一道工艺，又称“表面织构化”。对于单晶硅来说，制绒是利用碱对单晶硅表面的各向异性腐蚀，在硅表面形成无数的四面方锥体。目前工业化生产中通常是根据单晶硅片的各项异性特点采用碱与醇的混合溶液对〈100〉晶面进行腐蚀，从而在单晶硅片表面形成类似“金字塔”状的绒面。异质结结构太阳能电池是一种比较特殊的结构电池，对硅片表面的要求非常高。和一般的标准的太阳能级硅片不同，上澎太阳能使用的冶金级硅作为原料的单晶以及类单晶级硅片，由于杂质含量高，表面难处理，使用一般的常规方法制绒，常常在制绒后硅片表面会出现难制绒导致的发白，有时甚至出现大量脏污和水痕及化学残留，严重影响电池电性能和外观，对后续制备高质量的异质结结构电池带来极大地困难。因此，由于冶金级硅片杂质含量高，表面状况本身的不可测因素高，常常会有各种物质的污染包括含碳，氧，氮甚至各种金属离子以及含有上述物质的颗粒，这些污染和杂质如果不经有效方法预先处理，直接用传统工艺进行制绒的话很难做出很好的绒面，甚至会污染制绒槽，导致工艺污染。所以需要一种改进的冶金级硅的单晶以及类单晶硅片的制绒方法，以期获得均匀，清晰的绒面效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种针对杂质含量高，表面状况复杂的冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法，所述方法包括常规制绒过程，所述方法还包括在所述常规制绒过程之前设置有预处理过程。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述预处理过程为将清洗后待制绒的硅片置于盛有预处理液的预处理槽中。
在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述预处理液包括碱性物质和氧化剂混合物。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述预处理液包括去离子水。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述碱性物质的质量百分比浓度在O. 5% -10%之间。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述氧化剂的质量百分比浓度在2. 5% -8%之间。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述 碱性物质选自氢氧化钠，氢氧化钾，氨水或硫酸氢钠。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述氧化剂选自双氧水或臭氧。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述预处理过程的工作温度为30-60°C。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述预处理过程持续时间为30秒到15分钟之间。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述预处理液为氢氧化钾，双氧水以及去离子水的混合物。在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，所述氢氧化钾的质量百分比浓度为O. 5% -10%，所述双氧水的质量百分比浓度为2. 5% -8%，所述去离子水的质量百分比浓度为82% -97%。 在本发明的所述冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的一实施方式中，在所述预处理液的工作温度为30-60°C的条件下，将所述待制绒的硅片置于盛有所述预处理液的预处理槽中30秒到15分钟。本发明是通过在常规制绒过程之前设置预处理过程，添加碱性物质和氧化物的方法，使氧化硅片表面呈亲水性，降低颗粒和液体间的表面张力，使其更容易与表面脱离；同时，通过碱性物质轻微刻蚀硅和二氧化硅表面，在颗粒下部形成切口，在碱性物质中，通常颗粒和硅片本身都呈电负性，通过电排斥力，颗粒可以离开硅片表面；并且通过氧化硅片表面，使硅片表面状态均一化，减少化学反应的低能势点，大幅改善制绒的表面均匀性。对于杂质含量高，表面状况复杂的冶金级硅的单晶以及类单晶硅片，获得的绒面效果均匀，清晰，反射率可从14%降到8%，全片硅片反射率的均匀性可达+/-2%。
图I是本发明实施方式的冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法的工艺流程图。图2A是传统工艺下硅制绒表面的示意图。图2B是在本发明实施方式的方法下硅制绒表面的示意图。图3A是常规工艺制备的硅片的反射率测试曲线图，L1-5代表硅片上5个不同位置。
图3B是采用本发明实施方式的方法下制备的硅片的反射率测试曲线图，L1-5代表娃片上5个不同位置。
具体实施例方式将通过以下的实施例对本发明作进一步的详细说明，但所述实施例并不旨在限制本发明的保护范围。参照图1，本发明的冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法包括预处理过程和常规制绒过程。所述硅片是杂质含量高，表面污染严重的冶金级硅片。首先进行预处理过程。(I)配置预处理液。该预处理液由质量百分比浓度为O. 5%-10%的氢氧化钾，质量百分比浓度为2. 5% -8%的双氧水，质量百分比浓度为82% -97%的去离子水组成。
(2)进行预处理过程。将清洗后待制绒的硅片置于盛有上述预处理液的预处理槽中，保持液温在30-60°C的工作温度之间，将硅片浸泡在该预处理液中处理30秒到15分钟。优选地，由于双氧水的易挥发性，可先将去离子水加热到30-60°C，然后再加入氢氧化钾和双氧水的混合物，并在处理过程中通过定时定量的添加的方式保持氢氧化钾，双氧水以及去离子水的质量百分比浓度，处理的过程中保持处理槽的液体以循环流动的方式存在，保持化学品混合的均匀性。然后，对该预处理过程后的硅片进一步进行常规的制绒步骤。在一实施方式中，采用氢氧化钾，制绒添加剂，异丙醇和去离子水的混合溶液制绒。由图2A和2B可以看出，针对杂质含量高，表面污染严重的冶金级硅片，采用传统工艺的硅制绒，其表面会出现难制绒导致的发白，如图2A所示。而采用本发明披露的绒面制备方法得到的硅片表面绒面效果均匀，清晰，如图2B所示。同时，图3A和图3B分别为常规工艺制备的硅片的反射率测试曲线图以及本发明披露的方法下制备的硅片的反射率测试曲线图。比较图3A和3B，可以看出，采用本发明披露的方法制备的硅片的反射率可从14%降到8 %，全片硅片反射率的均匀性可达+/-2 %。现有技术的方法，本发明的方法对于杂质含量高，表面状况复杂的冶金级硅的单晶以及类单晶硅片提供了一种特殊的制绒方法，以获得绒面效果均匀清晰，反射率低的硅片。
权利要求
1.冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法，所述方法包括常规制绒过程，其特征在于，所述方法还包括在所述常规制绒过程之前设置有预处理过程。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述预处理过程为将清洗后待制绒的硅片置于盛有预处理液的预处理槽中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预处理液包括碱性物质和氧化剂混合物。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预处理液包括去离子水。
5.根据权利要求3所示的方法，其特征在于，所述碱性物质的质量百分比浓度在0.5% -10%之间。
6.根据权利要求3所示的方法，其特征在于，所述氧化剂的质量百分比浓度在2.5% -8%之间。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碱性物质选自氢氧化钠，氢氧化钾，氨水或硫酸氢钠。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化剂选自双氧水或臭氧。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述预处理过程的工作温度为30-60°C。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述预处理过程持续时间为30秒到15分钟之间。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预处理液为氢氧化钾，双氧水以及去离子水的混合物。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述氢氧化钾的质量百分比浓度为0.5% -10%，所述双氧水的质量百分比浓度为2.5% _8%，所述去离子水的质量百分比浓度为 82% -97%。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在工作温度为30-60°C的条件下，将所述待制绒的硅片置于盛有所述预处理液的预处理槽中30秒到15分钟。
全文摘要
本发明涉及冶金级单晶以及类单晶硅的绒面制备方法，所述方法包括常规制绒过程，所述方法还包括在所述常规制绒过程之前设置有预处理过程。本发明的方法通过在常规制绒过程之前设置预处理过程，添加碱性物质和氧化物的方法，对于杂质含量高，表面状况复杂的冶金级硅的单晶以及类单晶硅片，获得的绒面效果均匀，清晰，反射率可从14％降到8％，全片硅片反射率的均匀性可达+/-2％。
文档编号C30B33/10GK102810596SQ20121012381
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者杨华, 余义, 宋光华, 李庄 申请人:上澎太阳能科技(嘉兴)有限公司