一种多晶硅片制绒液及制绒方法
【专利摘要】本发明提供一种多晶硅片制绒液及制绒方法。现有技术中多晶硅片制绒液仅含氧化剂和氢氟酸，造成反应速度较慢，另会对缺陷较多区域过腐蚀而形成腐坑或毛刺，导致制绒后的硅片表面不平整且绒面不均匀，从而造成后续丝网印刷时硅片易碎。本发明的多晶硅片制绒液包括氧化剂、氢氟酸和表面活性剂；本发明的多晶硅片制绒方法先提供具制绒槽的制绒设备，该制绒槽中盛放有上述多晶硅片制绒液，接着提供待制绒硅片且在所述硅片表面涂覆金属催化剂，之后将所述硅片传送至制绒槽进行10～40s的腐蚀制绒。本发明可提高多晶硅片的制绒速度及制绒后的表面平整度和绒面均匀性，且表面无明显黑丝及晶界，从而有效降低后续工艺的碎片率、减少表面复合并提高电池效率。
【专利说明】—种多晶硅片制绒液及制绒方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳电池制造领域，特别涉及一种多晶硅片制绒液及制绒方法。
【背景技术】
[0002]晶体硅太阳电池仍在光伏行业中居于主流地位，为增加太阳电池的减反射即增加其陷光，除在太阳电池的受光面沉积减反膜外，通常还会在其受光面上制作绒面，单晶硅片因在碱腐蚀时各向异性易形成减反效果较好的金字塔绒面，通常会采用碱溶液对单晶硅片制绒。
[0003]多晶硅表面存在多种晶向且杂乱无序，各向异性腐蚀效果的碱溶液无法在多晶硅表面形成类金字塔的绒面，有时反而会出现抛光的效果，针对多晶硅通常会采用含有氧化剂(通常采用硝酸)和氢氟酸的多晶硅片制绒液对其进行制绒，所述多晶硅片制绒液对多晶硅片的腐蚀为各向同性的，所述氧化剂先将硅氧化成氧化硅，之后氢氟酸与氧化硅反应从而去除多晶硅片表面的损伤层形成虫孔状绒面，所述绒面具有较平整的形貌和较低的反射率，并有效降低表面复合及提高陷光能力。
[0004]但仅仅通过含有氧化剂和氢氟酸的多晶硅片制绒液对多晶硅片制绒会产生如下问题:首先，由于多晶硅片表面存在多种晶向及大量悬挂键，各向同性腐蚀的多晶硅片制绒液腐蚀制绒后会导致多晶硅片表面不平整，绒面不均匀，从而导致在后续工艺特别是丝网印刷工艺时碎片，制绒后的多晶硅片的表面形貌如图1所示；另外，多晶硅片制绒液腐蚀多晶硅片后极易出现晶界和黑丝，容易吸附杂质甚至形成复合中心，影响所制成的太阳电池的效率。
[0005]因此，如何提供一种 多晶硅片制绒技术以解决硅片表面制绒后不平整且绒面颗粒不均匀以及有效减少表面复合的问题，已成为业界亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是要提供一种多晶硅片制绒液及制绒方法，通过所述多晶硅片液及制绒方法可有效解决通过多晶硅片制绒液制绒后所产生的多晶硅片表面不平整、绒面不均匀和黑丝及晶界明显的问题，从而有效降低了后续工艺中硅片的碎片率，并有效地减少表面复合且提高电池效率。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种多晶硅片制绒液，该多晶硅片制绒液包括氧化剂、氢氟酸和表面活性剂。
[0008]在一较佳实施例中，所述多晶硅片制绒液中的所述氧化剂为硝酸，所述硝酸、氢氟酸和水的质量配比范围为45~55: 10~15: 30~40。
[0009]在一较佳实施例中，所述表面活性剂为乳酸、乳酸钠、乳酸钾、烷基酚型表面活性剂、抗坏血酸、抗坏血酸钠或抗坏血酸钾中一种或几种，所述表面活性剂的量相当于多晶硅片制绒液质量或体积的0.05%~0.5%。
[0010]本发明还提供一种上述多晶硅片制绒液的多晶硅片制绒方法，该方法包括以下步骤:a、提供一具制绒槽的制绒设备，所述制绒槽中的多晶硅片制绒液包括氧化剂、氢氟酸和表面活性剂；b、提供待制绒硅片且在所述硅片表面涂覆金属催化剂；c、将所述硅片传送至制绒槽进行10~40s的腐蚀制绒。
[0011]在一较佳实施例中，所述制绒设备还包括清洗槽，该多晶硅片制绒方法还包括步骤d:将所述硅片传送至清洗槽中进行清洗。
[0012]在进一步的较佳实施例中，所述清洗槽的数量为一个，所述清洗槽中的清洗液为去离子水；所述清洗槽的数量或为多个，所述清洗槽中的清洗液为去离子水或氢氟酸与盐酸的混合溶液。
[0013]在一较佳实施例中，在步骤b中，通过喷涂粉末或涂敷金属浆的方式将所述金属催化剂涂覆在所述硅片表面，涂敷厚度范围为10~100 μ m。
[0014]在一较佳实施例中，在步骤b中，所述金属催化剂为锌、铝、镍中的一种或几种合金，所述金属催化剂的粒度范围为I~100 μ m。
[0015]在进一步的较佳实施例中，在步骤b中，所述金属催化剂为锌粉，所述锌粉的粒度范围为10~20 μ m。
[0016]在一较佳实施例中，在步骤a中，所述多晶硅片制绒液中的所述氧化剂为硝酸，所述硝酸、氢氟酸和水的质量配比范围为45~55: 10~15: 30~40，所述制绒温度为O~20°C，制绒时间10~40s，腐蚀厚度为10~20μπι。
[0017]在一较佳实施例中，在步骤a中，所述表面活性剂为乳酸、乳酸钠、乳酸钾、烷基酚型表面活性剂、抗坏血酸、抗坏血酸钠或抗坏血酸钾中一种或几种，所述表面活性剂的量相当于多晶硅片制绒液质量或体积的0.05%~0.5%。
[0018]与现有技术中仅通过含有氧化剂和氢氟酸的多晶硅片制绒液对多晶硅片进行制绒易导致制绒速度较慢相比，本发明的多晶硅片制绒液中添加了表面活性剂，从而在确保工艺稳定的如提下提闻了多晶娃片的制续速度，有效提闻了广量。
[0019]与现有技术中仅通过含有氧化剂和氢氟酸的多晶硅片制绒液对多晶硅片进行制绒易导致硅片表面不平整及绒面不均匀相比，本发明的多晶硅片制绒方法先在多晶硅片上先涂敷一层微米级的金属催化剂，之后将多晶硅片设置到含有表面活性剂、氧化剂和氢氟酸混合溶液的制绒槽中，所述多晶硅片制绒液先腐蚀所述缺陷较多的区域，之后金属催化剂与所述腐蚀液反应从而确保缺陷区域不被过腐蚀而形成毛刺或腐坑，从而使得制绒后的多晶硅片表面较平整且绒面均匀且无明显黑丝及晶界，有效减少了表面复合，提高了电池效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为经现有技术的多晶硅片制绒方法完成制绒的多晶硅片的SEM图像；
[0021]图2为用于本发明的多晶硅片制绒方法的制绒设备的组成结构示意图；
[0022]图3为本发明的多晶硅片制绒方法的流程图；
[0023]图4为经本发明的多晶硅片制绒方法完成制绒的多晶硅片的SEM图像。
具体实施方案
[0024]下面结合具体实施例及附图来详细说明本发明的目的及功效。[0025]参见图2，所述制绒设备I包括涂敷槽10、制绒槽12和清洗槽14，所述涂敷槽10中设置有喷涂模块100和单侧滚轮102，所述喷涂模块100用于在硅片2的朝上面上喷涂金属催化剂，所述单侧滚轮102用于传输硅片2 ;所述制绒槽12中设置有用于传输硅片2的双侧滚轮120，所述制绒槽12中盛放有本发明所述的多晶硅片制绒液S，所述多晶硅片制绒液S包括氧化剂、氢氟酸和表面活性剂。所述制绒槽12中设置有双侧滚轮120。制绒槽12可在双侧滚轮120的一侧或两侧设置水刀，所述制绒槽12中可通过喷淋和/或浸泡相结合的方式对硅片进行制绒。清洗槽14中设置有双侧滚轮140，并可在双侧滚轮120的一侧或两侧设置水刀，可通过喷淋和/或浸泡相结合的方式对硅片进行清洗，所述清洗槽14中的清洗液W为去离子水。
[0026]所述制绒设备I还可以包括多个连接在清洗槽14后的其他清洗槽，其他清洗槽中的清洗液可以为盐酸与氢氟酸的混合溶液，也可为去离子水等。为简化图示及说明，未对制绒设备I除清洗槽14以外的清洗槽进行描述。
[0027]所述多晶硅片制绒液中的所述氧化剂为硝酸或铬酸等；在本实施例中，所述氧化剂为硝酸，所述硝酸、氢氟酸和水的质量配比范围为45~55: 10~15: 30~40，较佳的所述硝酸、氢氟酸和水的质量配比范围为55: 10: 35。
[0028]所述金属催化剂为锌、铝、镍中的一种或几种合金，所述金属催化剂的粒度范围为I~100 μ m。在本实施例中，所述金属催化剂为锌粉，所述锌粉的粒度范围为10~20μπι。
[0029]所述表面活性剂为乳酸、乳酸钠、乳酸钾、烷基酚型表面活性剂、抗坏血酸、抗坏血酸钠或抗坏血酸钾中一种或几种，所述表面活性剂的量相当于多晶硅片制绒液质量或体积的0.05%~0.5%。在本实施例中，所述表面活性剂为乳酸，其量相当于多晶硅片制绒液质量的0.5 % 。
[0030]参见图3，本发明的多晶硅片制绒方法首先进行步骤S30，提供一具制绒槽的制绒设备，所述制绒槽中的多晶硅片制绒液包括氧化剂、氢氟酸和表面活性剂。在本实施例中，所述制绒设备的结构如图2所示，多晶硅片制绒液S设置在制绒槽12中，所述氧化剂为硝酸，所述硝酸、氢氟酸和水的质量配比范围为45~55: 10~15: 30~40，所述表面活性剂为乳酸，其量相当于多晶硅片制绒液体积的0.5%。对多晶硅片制绒液的详细成分及比例上文已经描述，在此不再赘述。
[0031]接着继续步骤S31，提供待制绒硅片且在所述硅片表面涂覆金属催化剂；在此通过喷涂粉末或涂敷金属浆的方式将所述金属催化剂涂覆在所述硅片表面，涂敷厚度范围为10~100 μ m ;所述金属催化剂为锌、铝、镍中的一种或几种合金，所述金属催化剂的粒度范围为I~100 μ m。在本实施例中，所述金属催化剂为锌粉，所述锌粉的粒度范围为10~20 μ m，本实施例的该步骤在如图1所示的喷涂槽10中进行，所述待制绒的硅片2通过单侧滚轮102传输，设置在单侧滚轮102上的喷涂模块100在硅片2的朝上面上喷涂金属催化剂，所述金属催化剂可为粉状或与去离子水混合的金属浆。
[0032]接着继续步骤S32，将所述硅片传送至制绒槽进行10~40s的腐蚀制绒。在本实施例中，在如图1所示的制绒槽12中进行本步骤，所述制绒温度为O~20°C，制绒时间10~40s，腐蚀厚度为10~20μπι。
[0033]在本实施例的步骤S32中，所述表面活性剂会提高所述多晶硅片制绒液与硅片的反应，所述多晶硅片制绒液先渗透金属催化剂并与缺陷较多区域的损伤和悬挂键反应，随后该区域及其他区域上的金属催化剂与多晶硅片制绒液反应，从而阻挡了多晶硅片制绒液对硅片制绒功效以外的不必要的过腐蚀；金属催化剂全部与多晶硅片制绒液反应。
[0034]接着继续步骤S33，将所述硅片传送至清洗槽中通过去离子水进行清洗。在本实施例中，所述硅片通过双侧滚轮140在清洗槽14中通过去离子水进行清洗，所述清洗槽14的长度及清洗方式需满足硅片2经清洗槽14清洗后其上无硅片制绒液成分残留。
[0035]需说明的是，还可将完成步骤S33的多晶硅片传送到其他清洗槽例如盐酸与氢氟酸的混合溶液中进行清洗，以有效去除多晶硅片上残留的金属离子，之后再通过去离子水对硅片进行进一步的清洗。
[0036]参见图4，其显示了经图3所示的多晶硅片制绒方法制绒后的多晶硅片的扫描电子显微镜(SEM)图片，与图1中采用现有技术制成的多晶硅片的绒面相比，本发明的多晶硅片制绒方法制成的多晶硅绒面更加均匀，硅片表面的平整度也有显著提高。肉眼也可以看出采用本发明的多晶硅片制绒方法制绒后的硅片表面也无有明显的黑丝、晶界、毛刺或坑洞。 [0037]综上所述，本发明的多晶硅片制绒液中增添了表面活性剂，从而有效提高了制绒速度；本发明的多晶硅片制绒方法先在多晶硅片上先涂敷一层微米级的金属催化剂，之后将多晶硅片设置到含有表面活性剂、氧化剂和氢氟酸混合溶液的制绒槽中，所述多晶硅片制绒液先腐蚀所述缺陷较多区域的损伤和悬挂键，稍后金属催化剂与所述腐蚀液反应从而确保缺陷区域不被过腐蚀而形成毛刺或腐坑，使得制绒后的多晶硅片表面较平整、绒面均匀且无明显黑丝及晶界，进而降低硅片在进行后续工艺特别是丝网印刷工艺时因表面不平整所造成的碎片，并有效减少了表面复合且提高了电池效率。
【权利要求】
1.一种多晶硅片制绒液，其特征在于，该多晶硅片制绒液包括氧化剂、氢氟酸和表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的多晶硅片制绒液，其特征在于，所述多晶硅片制绒液中的所述氧化剂为硝酸，所述硝酸、氢氟酸和水的质量配比范围为45~55: 10~15: 30~40。
3.根据权利要求1所述的多晶硅片制绒液，其特征在于，所述表面活性剂为乳酸、乳酸钠、乳酸钾、烷基酚型表面活性剂、抗坏血酸、抗坏血酸钠或抗坏血酸钾中一种或几种，所述表面活性剂的量相当于多晶硅片制绒液质量或体积的0.05%~0.5%。
4.一种多晶硅片制绒方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:a、提供一具制绒槽的制绒设备，所述制绒槽中的多晶硅片制绒液包括氧化剂、氢氟酸和表面活性剂山、提供待制绒硅片且在所述硅片表面涂覆金属催化剂；c、将所述硅片传送至制绒槽进行10~40s的腐蚀制绒。
5.根据权利要求4所述的多晶硅片制绒方法，其特征在于，所述制绒设备还包括清洗槽，该多晶硅片制绒方法还包括步骤d:将所述硅片传送至清洗槽中进行清洗。
6.根据权利要求5所述的多晶硅片制绒方法，其特征在于，所述清洗槽的数量为一个，所述清洗槽中的清洗液为去离子水；所述清洗槽的数量或为多个，所述清洗槽中的清洗液为去离子水或氢氟酸与盐酸的混合溶液。
7.根据权利要求4所述的多晶硅片制绒方法，其特征在于，在步骤b中，通过喷涂粉末或涂敷金属浆的方式将所述金属催化剂涂覆在所述硅片表面，涂敷厚度范围为10~100 μ m0
8.根据权利要求4所述的多晶硅片制绒方法，其特征在于，在步骤b中，所述金属催化剂为锌、铝、镍中的一种或几种合金，所述金属催化剂的粒度范围为I~100 μ m。`
9.根据权利要求8所述的多晶硅片制绒方法，其特征在于，在步骤b中，所述金属催化剂为锌粉，所述锌粉的粒度范围为10~20μπι。
10.根据权利要求4所述的多晶硅片制绒方法，其特征在于，在步骤a中，所述多晶硅片制绒液中的所述氧化剂为硝酸，所述硝酸、氢氟酸和水的质量配比范围为45~55: 10~15: 30~40，所述制绒温度为O~20°C，制绒时间10~40s，腐蚀厚度为10~20 μ m。
11.根据权利要求4所述的多晶硅片制绒方法，其特征在于，在步骤a中，所述表面活性剂为乳酸、乳酸钠、乳酸钾、烷基酚型表面活性剂、抗坏血酸、抗坏血酸钠或抗坏血酸钾中一种或几种，所述表面活性剂的量相当于多晶硅片制绒液质量或体积的0.05%~0.5%。
【文档编号】C23F1/24GK103668466SQ201210355019
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月17日 优先权日:2012年9月17日
【发明者】刘桂林, 吴文娟, 朱海东 申请人:无锡尚德太阳能电力有限公司