基于金刚线切割的硅片的制绒预处理方法及硅片制绒方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及晶体硅太阳能电池制绒领域，尤其涉及一种基于金刚线切割的硅片制 绒技术领域。
【背景技术】
[0002] 金刚线切割技术，又称为固结磨料金刚石线锯切割，通常是以电镀或树脂固定的 方法将金刚石颗粒固着在不锈钢丝表层的镍基合金层中制成的。在切割过程中，金刚石线 锯高速运转，以一定的压力对硅材料直接进行磨削切割。相对于传统的砂浆多线切割技术， 金刚线切割技术因具有切割效率高、切割加工成本低和环境清洁等优点，而有望成为光伏 领域切割晶体硅等硬脆材料切片技术的未来发展方向。
[0003]然而，在多晶硅片表面制绒方面存在一系列的问题，导致金刚石切割技术的应用 推广得到限制。譬如金刚石切割技术在切割时容易在硅片上形成切割纹，而所述切割纹在 采用常规酸腐蚀方法进行制绒时难以消除，即制绒后的硅片表面依然留有切割纹，从而使 得制绒后硅片的反射率不能满足工业生产要求等。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可去除切割纹的基于金刚石切割硅片 的制绒预处理方法及硅片制绒方法，从而使得硅片在预处理阶段即可基本去除切割纹，从 而使得经过所述预处理的硅片在制绒后得到的硅片制绒品绒面均匀，无切割纹。
[0005]本发明提供一种基于金刚线切割的硅片的制绒预处理方法，其包括如下步骤：a将氢氟酸溶液、过氧化氢溶液、金属盐和添加剂混合得到预处理液；b将金刚线切割的硅片 置于所述预处理液中进行预处理A，直到基本去除硅片上的切割纹；c用酸性溶液对经过预 处理A处理的硅片进行清洗，以去除硅片上的金属颗粒；d将用酸性溶液清洗过的硅片置于 预处理液中进行预处理B，直到在所述硅片上形成具均匀微纳结构的预处理绒面。
[0006]步骤a中所述氢氟酸溶液和过氧化氢溶液的体积比为1~10:5~40,所述氢氟 酸溶液中氢氟酸的质量分数为40 %~50%，所述过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为 20%~55% ;所述预处理液中金属盐为硝酸铜、硝酸银、硝酸钯、氯化铜、氯金酸、氯铂酸、铬 酸钾、硫酸镍中的至少一种，所述金属盐的摩尔浓度为1umol/L~105ymol/L〇
[0007]所述预处理液中进一步包括添加剂，所述添加剂为异丙醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、 乙二醇、正丙醇、乙二醇乙醚、二乙二醇中的至少一种。
[0008]所述氢氟酸溶液、过氧化氢溶液和添加剂的体积比为1~10:5~40:1~20,所述 氢氟酸溶液中氢氟酸的质量分数为40 %~50%，所述过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分 数为20 %~55 %，所述添加剂的质量分数为60 %~98 %。
[0009] 步骤b中所述预处理A的预处理时间为1分钟~10分钟，预处理的温度为10°C~ 45。。。
[0010] 步骤d中所述预处理B的处理时间为30秒~5分钟，预处理的温度为10°C~ 45 °C。
[0011] 步骤C中所述酸性溶液为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、柠檬酸、羧酸、磺酸、亚磺 酸、硫羧酸、氟锑酸、氟锑磺酸中的至少一种。
[0012] 一种基于金刚线切割的硅片的制绒方法，其包括如下步骤：a将氢氟酸溶液、过氧 化氢溶液、金属盐和添加剂混合得到预处理液；b将金刚线切割的硅片置于所述预处理液 中进行预处理A，直到基本去除硅片上的切割纹；c用酸性溶液对经过预处理A处理的硅片 进行清洗，以去除硅片上的金属颗粒；d将用酸性溶液清洗过的硅片置于预处理液中进行 预处理B，直到在所述硅片上形成具均匀微纳结构的预处理绒面；e将经过预处理B的硅片 置于氢氟酸硝酸制绒液中进行制绒处理。
[0013] 步骤e中所述氢氟酸硝酸制绒液为氢氟酸溶液、硝酸溶液和水以1~5 :5~10: 5~15的体积比混合得到的混合物，所述氢氟酸溶液中氢氟酸的质量浓度为40%~50%， 所述硝酸溶液中硝酸的质量浓度为50%~70%;步骤c中所述制绒处理的时间为1分钟~ 3分钟，所述制绒处理的温度为5°C~15°C。
[0014] 步骤e之后还包括步骤f:将制绒处理后的娃片置于氢氟酸溶液、过氧化氢溶液、 硝酸银溶液和异丙醇的混合溶液中进行黑硅制绒；其中所述氢氟酸溶液、过氧化氢溶液和 异丙醇的体积比为1~25:5~40 :1~30,所述氢氟酸溶液中氢氟酸的质量分数为40%~ 50%，所述过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为20%~55%，所述硝酸银溶液的摩尔浓 度为 1ymol/L~105ymol/L。
[0015]相较于现有技术，本发明提供了一种硅片的制绒预处理方法，该方法在对硅片制 绒之前，通过在由特定组分及比例混合而制成的同一种预处理液中进行两次预处理，且在 两次预处理之间对硅片进行清洗，不仅能有效去除硅片表面的切割纹，还能形成有利于后 续表面制绒的预处理绒面，使该预处理绒面均匀分布有微纳结构，有利于后续的制绒步骤。 该方法工艺简单、成本低，适合工业化生产。且通过本发明所提供的制绒方法得到的硅片制 绒品的绒面均匀，无线痕，硅片制绒品的表面反射率降低，陷光效果好，从而保证了得到的 太阳能电池具有较高的转换效率，从而使得制绒后硅片的反射率能满足工业生产要求。
【附图说明】
[0016] 图1为实施例1经过预处理后的硅片的扫描电镜照片。
[0017] 图2为实施例1经过预处理后的硅片的另一扫描电镜照片。
[0018] 图3为实施例1经过制绒后的硅片制绒品的扫描电镜照片。
[0019] 图4为实施例2经过预处理后的硅片的扫描电镜照片。
[0020] 图5为实施例2经过制绒后的硅片制绒品的扫描电镜照片。
[0021] 图6为实施例3经过预处理后的硅片的扫描电镜照片
[0022] 图7为实施例3经过制绒后的硅片制绒品的扫描电镜照片。
[0023] 图8为实施例4-1经过制绒后的硅片制绒品的扫描电镜照片。
[0024] 图9为实施例4-2经过制绒后的硅片制绒品的扫描电镜照片。
[0025] 图10为对比实施例经过制绒后的硅片制绒品的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实 施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0027] 本发明提供了一种基于金刚线切割的硅片的制绒预处理方法，其包括如下步骤：
[0028]a将氢氟酸溶液、过氧化氢溶液和金属盐混合得到预处理液；
[0029]b将金刚线切割的硅片置于所述预处理液中进行预处理A，直到基本去除硅片上 的切割纹；
[0030] c用酸性溶液对经过预处理A处理的硅片进行清洗，以去除硅片上的金属颗粒；
[0031] d将用酸性溶液清洗过的硅片置于预处理液中进行预处理B，直到在所述硅片上 形成具均匀微纳结构的预处理绒面。
[0032] 步骤a中所述氢氟酸溶液和过氧化氢溶液的体积比为1~10:5~40,所述氢氟 酸溶液中氢氟酸的质量分数为40 %~50%，所述过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为 20%~55%。优选地，所述氢氟酸溶液、过氧化氢溶液与水的体积比为1:5~20:5~20。 步骤a中所述预处理液中金属盐为硝酸铜、硝酸银、硝酸钯、氯化铜、氯金酸、氯铂酸、铬酸 钾、硫酸镍中的至少一种，所述金属盐的摩尔浓度为1Umol/L~105ymol/L〇
[0033] 在一优选例中，所述氢氟酸溶液和过氧化氢溶液的体积比为1~5 :20~40。
[0034] 在另一优选例中，所述预处理液中还包括水，所述氢氟酸溶液、过氧化氢溶液与水 的体积比为1~10:5~40:1~100。
[0035] 在另一优选例中，所述预处理液中氢氟酸溶液、过氧化氢溶液与水的体积比为 1 ~5:20 ~40:5 ~20。
[0036] 在另一优选例中，所述预处理液还包括添加剂，所述添加剂为异丙醇、乙醇、正丁 醇、异丁醇、乙二醇、正丙醇、乙二醇乙醚、二乙二醇中的至少一种。由于该添加剂为醇类溶 剂或醚类溶剂，可