单面湿法黑硅硅片的制作方法

本发明涉及硅片技术领域，特别是涉及一种单面湿法黑硅硅片。

背景技术：

黑硅技术由于陷光效果好、能大幅提升多晶硅片的转化效率、并能解决金刚线切多晶硅片的绒面难题，广受多晶电池厂家的青睐。然而，传统的湿法黑硅硅片的两面均为黑硅绒面。但是在电池的制造中，背面的绒面结构对电池没有任何作用，反而会影响其背铝的钝化效果，所以在电池制备中，硅片背面的黑硅绒面需要被去除。因此，传统的槽式湿法黑硅的工艺复杂，不利于应用。

技术实现要素：

基于此，有必要针对如何简化湿法黑硅工艺的问题，提供一种能够简化制备方法的单面湿法黑硅硅片。

一种单面湿法黑硅硅片，采用单面湿法黑硅硅片的制备方法制备得到，单面湿法黑硅硅片的制备方法包括如下步骤：

将若干个硅片以两两相并的方式放置，其中，两两相并的两个硅片之间的距离为0.1mm～3mm；

采用动态反应对所述硅片进行双面抛光，得到双面抛光后的硅片；

采用湿法刻蚀对所述双面抛光后的硅片进行单面制绒，其中，湿法刻蚀中的反应过程均静置，得到单面制绒后的硅片；以及

将两两相并的所述单面制绒后的硅片进行分离，得到单面湿法黑硅硅片。

本发明的单面湿法黑硅硅片采用上述单面湿法黑硅硅片的制备方法制备得到，由于硅片以两两相并的方式放置以进行双面抛光以及单面制绒，且湿法刻蚀中的反应过程均静置，能够阻止在硅片背面形成绒面结构。因此，分离之后能够直接得到单面湿法黑硅硅片，无需后续再去除硅片背面的绒面，从而简化了制备方法，有利于应用。

在其中一个实施例中，对所述硅片进行双面抛光的步骤中，采用碱抛光液进行双面抛光，所述碱抛光液的浓度为2％～30％，抛光温度为30℃～90℃，抛光时间为1min～10min。

在其中一个实施例中，对所述硅片进行双面抛光的步骤中，采用酸抛光液进行双面抛光，所述酸抛光液为硝酸和氢氟酸的混合溶液，其中，hno3与hf的摩尔比为1:1～3:1。

在其中一个实施例中，对所述硅片进行双面抛光之后，还包括以下步骤：

依次对双面抛光后的硅片进行第一次纯水清洗、酸清洗以及第二次纯水清洗；

其中，进行第一次纯水清洗的时间为50s～200s；采用1％～6％的硝酸溶液或者硫酸溶液进行酸清洗，酸清洗的时间为20s～200s；进行第二次纯水清洗的时间为50s～200s。

在其中一个实施例中，采用湿法刻蚀对所述双面抛光后的硅片进行单面制绒的步骤为：

在静置条件下，对所述双面抛光后的硅片进行金属纳米颗粒沉积，得到外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片；

在静置条件下，对所述外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片进行金属纳米颗粒辅助刻蚀，得到外表面具有纳米孔结构的硅片；以及

在静置条件下，对所述外表面具有纳米孔结构的硅片进行酸刻蚀，得到外表面具有亚微米孔结构的硅片。

在其中一个实施例中，在静置条件下，对所述双面抛光后的硅片进行金属纳米颗粒沉积的步骤为：将所述双面抛光后的硅片浸入氢氟酸与可溶性金属盐溶液的混合溶液中，静置反应之后在所述双面抛光后的硅片外表面沉积有金属纳米颗粒；

其中，所述氢氟酸的浓度为0.5％～3％；所述可溶性金属盐溶液中金属离子的摩尔浓度为1e-4mol/l～1e-2mol/l；反应温度为20℃～30℃。

在其中一个实施例中，在静置条件下，对所述外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片进行金属纳米颗粒辅助刻蚀的步骤为：将所述外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片浸入双氧水和氢氟酸的混合溶液中，静置反应之后在所述外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片外表面形成纳米孔结构；

其中，所述双氧水的浓度为20％～45％；所述氢氟酸的浓度为5％～15％，反应温度为25℃～45℃。

在其中一个实施例中，在静置条件下，对所述外表面具有纳米孔结构的硅片进行酸刻蚀的步骤为：将所述外表面具有纳米孔结构的硅片浸入硝酸溶液和氢氟酸的混合溶液中，静置反应之后在所述外表面具有纳米孔结构的硅片外表面形成亚微米孔结构；

其中，所述硝酸溶液的浓度为20％～60％；所述氢氟酸的浓度为2％～12％；反应温度为5℃～20℃。

在其中一个实施例中，得到外表面具有纳米孔结构的硅片的步骤之后，还包括以下步骤：

采用氨水和双氧水溶液的混合溶液对所述外表面具有纳米孔结构的硅片进行碱清洗；其中，所述氨水的浓度为1％～10％，所述双氧水溶液的浓度为1％～10％，清洗温度为20℃～40℃；

之后采用1％～6％的硝酸溶液、氢氟酸或者硫酸溶液进行酸清洗；以及

之后采用纯水清洗50s～200s。

在其中一个实施例中，将两两相并的所述单面制绒后的硅片进行分离的步骤之后，还包括以下步骤：

对所述单面制绒后的硅片依次进行碱清洗、第三次纯水清洗、酸清洗、第四次纯水清洗、慢提拉以及烘干；

其中，碱清洗的温度为20℃～30℃；

第三次纯水清洗的时间为50s～200s；

采用盐酸和氢氟酸的混合溶液进行酸清洗，其中，所述盐酸的浓度为1％～10％，所述氢氟酸的浓度为1％～10％，酸清洗的温度为20℃～30℃；

第四次纯水清洗的时间为50s～200s；

慢提拉的步骤为：在50℃～80℃热水中以1mm/s～3mm/s的速度进行提拉；

烘干温度为60℃～90℃。

附图说明

图1为一实施方式的单面湿法黑硅硅片的侧面示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为一实施方式的单面湿法黑硅硅片的制备方法的流程图；

图4为一实施方式的采用湿法刻蚀对双面抛光后的硅片进行单面制绒的流程图；

图5为实施例1制备的单面湿法黑硅硅片制绒面的扫描电镜(sem)图；

图6为实施例1制备的单面湿法黑硅硅片抛光面的扫描电镜(sem)图；

图7为实施例1制得的单面湿法黑硅硅片的制绒面和抛光面的反射率图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参见图1和图2，一实施方式的单面湿法黑硅硅片100包括硅片本体110。硅片本体110包括制绒面120以及抛光面130。

此处需要说明的是，图1以及图2只用于说明单面湿法黑硅硅片的结构，不代表单面湿法黑硅硅片的实际尺寸。可以理解的是，为了方便表示单面湿法黑硅硅片的制绒面的结构，对制绒面的尺寸进行了适当的放大。

其中，制绒面120用于减反射。制绒面120采用湿法刻蚀得到。其中，湿法刻蚀指的是采用液体化学试剂以化学方式去除硅片表面的材料。湿法刻蚀之后形成亚微米绒面，能够减少光反射。

其中，抛光面130与制绒面120相对。湿法刻蚀中，可以采用碱抛光液对硅片本体110的背面进行抛光，得到抛光面130。

在前述实施方式的基础上，硅片本体110的厚度h为150μm～200μm。本实施方式的硅片本体110的厚度是制绒面120的上表面与抛光面120之间的距离，如图1所示。

在前述实施方式的基础上，硅片本体110的厚度为150μm、160μm、170μm、180μm、190μm和200μm。当硅片本体110的厚度为150μm、160μm、170μm、180μm、190μm和200μm时，有利于后续应用。

当然，可以理解的是，硅片本体110的厚度不限于此，亦可以根据后续应用的实际情况进行选择。

在前述实施方式的基础上，制绒面120的反射率为8％～25％。此时，制绒面120呈现黑色、暗黑色或者灰色。当制绒面120的反射率为8％～25％时，陷光能力很好，减少了光的反射，有利于后续应用。

在前述实施方式的基础上，抛光面130的反射率为30％～60％。此时，抛光面130呈现高反射率的光亮表面，能够减少太阳光照的损失，提高钝化效果。

在前述实施方式的基础上，制绒面120上设有若干个虫洞121。虫洞121的直径d为200nm～1000nm。当太阳光照射至制绒面120上时，光线能够射入虫洞121中，在虫洞121的孔壁上经过多次反射，从而被吸收。

在前述实施方式的基础上，虫洞121的直径d为500nm。虫洞121的直径为500nm，上述减反射的效果尤佳。

在前述实施方式的基础上，虫洞121的深度h为50nm～800nm。有利于增加光线在虫洞121中停留的时间，提高减反射的效果。

在前述实施方式的基础上，虫洞121的深度h为200nm～400nm。当虫洞121的深度为200nm～400nm时，上述减反射的效果尤佳。

此外，当虫洞121的直径d为500nm，且虫洞121的深度h为200nm～400nm时，上述减反射的效果最佳。

当然，可以理解的是，硅片本体110的制绒面120上的虫洞121的直径d和深度h的尺寸均不限于此。亦可根据后续应用的实际情况进行选择。

在前述实施方式的基础上，硅片本体110为正方形，正方形硅片本体110的边长为156.00mm、156.75mm、157.75mm、158.00mm或160.00mm。

上述单面湿法黑硅硅片包括硅片本体，硅片本体包括相对的制绒面和抛光面。其中，制绒面用于减反射，起到陷光的作用。本发明的单面湿法黑硅硅片作为一种新的硅片产品，有利于广泛应用。

一实施方式的单面湿法黑硅硅片，采用单面湿法黑硅硅片的制备方法制备得到。请参见图3，单面湿法黑硅硅片的制备方法包括如下步骤：

s10、将若干个硅片以两两相并的方式放置，其中，两两相并的两个硅片之间的距离为0.1mm～3mm。

其中，本发明所述的“两两相并”的方式，指的是两个硅片各有一面靠近，且靠近的距离为0.1mm～3mm，同时两个硅片各有一面暴露在空气中。

当任意两两相并的两个硅片之间的距离为0.1mm～3mm时，能够使后续双面抛光时能够对每个硅片的两个表面都能够达到良好的抛光效果。

步骤s10中，可以采用耐酸碱花篮装片，每个花篮的每个卡槽中装入两片硅片。

s20、采用动态反应对硅片进行双面抛光，得到双面抛光后的硅片。

双面抛光的目的是对硅片进行去损伤层处理，便于后续制绒。“动态反应”指的是，双面抛光的过程中可以选择采用鼓泡或循环方式，使每个硅片的两面皆可得到抛光处理。

较优的，对硅片进行双面抛光的步骤中，采用碱抛光液进行双面抛光，碱抛光液的浓度为2％～30％，抛光温度为30℃～90℃，抛光时间为1min～10min。

较优的，对硅片进行双面抛光的步骤中，采用酸抛光液进行双面抛光，所述酸抛光液为硝酸和氢氟酸的混合溶液，其中，hno3与hf的摩尔比为1:1～3:1。

较优的，对硅片进行双面抛光之后，还包括以下步骤：

依次对双面抛光后的硅片进行第一次纯水清洗、酸清洗以及第二次纯水清洗；

其中，进行第一次纯水清洗的时间为50s～200s；采用1％～6％的硝酸溶液或者硫酸溶液进行酸清洗，酸清洗的时间为20s～200s；进行第二次纯水清洗的时间为50s～200s。

第一次纯水清洗时可以采用常温纯水清洗，能够去除碱抛光液。酸清洗的目的是：一方面，避免碱性环境的存在，为后续反应做准备；另一方面，在硅片外表面形成微氧化膜，从而对硅片外表面起到保护作用。第二次纯水清洗时，可以采用常温纯水鼓泡清洗，目的是充分清洗双片硅片间隙中的残留试剂。

s30、采用湿法刻蚀对双面抛光后的硅片进行单面制绒，其中，湿法刻蚀中的反应过程均静置，得到单面制绒后的硅片。

其中，本发明所述的“静置”指的是，反应时不采用鼓泡或者循环等动态过程，而是静态反应过程。

请参见图4，较优的，采用湿法刻蚀对双面抛光后的硅片进行单面制绒的步骤为：

s31、在静置条件下，对双面抛光后的硅片进行金属纳米颗粒沉积，得到外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片。

"外表面"指的是两两相并的硅片朝外的表面。

更优的，在静置条件下，对双面抛光后的硅片进行金属纳米颗粒沉积的步骤为：将双面抛光后的硅片浸入氢氟酸与可溶性金属盐溶液的混合溶液中，静置反应之后在双面抛光后的硅片外表面沉积有金属纳米颗粒；

其中，氢氟酸的浓度为0.5％～3％；可溶性金属盐溶液中金属离子的摩尔浓度为1e-4mol/l～1e-2mol/l；反应温度为20℃～30℃。

可溶性金属盐溶液为cucl2溶液、cu(no3)2溶液、cuso4溶液或者agno3溶液。在氢氟酸的作用下，能够在硅片外表面形成均匀的cu或者ag金属纳米颗粒。当然，可溶性金属盐溶液的种类不限于此。

本步骤中，静置反应的过程中不进行鼓泡或循环，步骤s30之前在双片之间存留的溶液使得双片之间贴合紧密，使硅片的背面不易被刻蚀。

s32、在静置条件下，对外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片进行金属纳米颗粒辅助刻蚀，得到外表面具有纳米孔结构的硅片。

更优的，在静置条件下，对外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片进行金属纳米颗粒辅助刻蚀的步骤为：将外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片浸入双氧水和氢氟酸的混合溶液中，静置反应之后在外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片外表面形成纳米孔结构；

其中，双氧水的浓度为20％～45％；氢氟酸的浓度为5％～15％，反应温度为25℃～45℃。

其中，纳米孔结构指的是纳米级别的孔型结构(虫洞)。

本步骤中，静置反应的过程中不进行鼓泡或循环，使得双片之间贴合紧密，使硅片的背面不易被刻蚀。

更优的，得到外表面具有纳米孔结构的硅片的步骤之后，还包括以下步骤：

采用氨水和双氧水溶液的混合溶液对外表面具有纳米孔结构的硅片进行碱清洗；其中，氨水的浓度为1％～10％，双氧水溶液的浓度为1％～10％，清洗温度为20℃～40℃；

之后采用1％～6％的硝酸溶液、氢氟酸或者硫酸溶液进行酸清洗；以及

之后采用纯水清洗50s～200s。

其中，硅片表面残留的金属离子能够被氧化，之后与氨水进行络合，达到去除硅片外表面的金属离子的目的。酸清洗能够去除硅片表面的碱残留。对外表面具有纳米孔结构的硅片进行常温纯水鼓泡清洗，能够充分清洗双片硅片间隙中可能的残留试剂。

s33、在静置条件下，对外表面具有纳米孔结构的硅片进行酸刻蚀，得到外表面具有亚微米孔结构的硅片。

更优的，在静置条件下，对外表面具有纳米孔结构的硅片进行酸刻蚀的步骤为：将外表面具有纳米孔结构的硅片浸入硝酸溶液和氢氟酸的混合溶液中，静置反应之后在外表面具有纳米孔结构的硅片外表面形成亚微米孔结构；

其中，硝酸溶液的浓度为20％～60％；氢氟酸的浓度为2％～12％；反应温度为5℃～20℃。

其中，亚微米孔结构指的是亚微米级别的孔型结构(虫洞)。

本步骤中，静置反应的过程中不进行鼓泡或循环，使得双片之间贴合紧密，使硅片的背面不易被刻蚀。

s40、将两两相并的单面制绒后的硅片进行分离，得到单面湿法黑硅硅片。

较优的，将两两相并的单面制绒后的硅片进行分离的步骤之后，还包括以下步骤：

对单面制绒后的硅片依次进行碱清洗、第三次纯水清洗、酸清洗、第四次纯水清洗、慢提拉以及烘干；

其中，碱清洗的温度为20℃～30℃；

第三次纯水清洗的时间为50s～200s；

采用盐酸和氢氟酸的混合溶液进行酸清洗，其中，盐酸的浓度为1％～10％，氢氟酸的浓度为1％～10％，酸清洗的温度为20℃～30℃；

第四次纯水清洗的时间为50s～200s；

慢提拉的步骤为：在50℃～80℃热水中以1mm/s～3mm/s的速度进行提拉；

烘干温度为60℃～90℃。

其中，将两张硅片一分为二之后，可分别插入花篮中进行后续绒面结构的修饰及清洗。碱清洗能够对硅片外表面的孔型边缘进行修饰，去除硅片亚微米结构边缘的凌乱结构。第三次纯水清洗能够充分清洗双片硅片间隙中的残留试剂。酸清洗即对硅片表面的金属残留及氧化层结构进行清洗，能够形成疏水性表面，利于在后续的干燥中快速脱水。第四次纯水清洗能够充分清洗双片硅片间隙中的残留试剂。慢提拉能够拖干硅片外表面水迹。

本发明的单面湿法黑硅硅片采用上述单面湿法黑硅硅片的制备方法制备得到，由于硅片以两两相并的方式放置以进行双面抛光以及单面制绒，且湿法刻蚀中的反应过程均静置，能够阻止在硅片背面形成绒面结构。因此，分离之后能够直接得到单面湿法黑硅硅片，无需后续再去除硅片背面的绒面，从而简化了制备方法，有利于应用。

下面为具体实施方式：

实施例1

本实施例的单面湿法黑硅硅片的制备方法包括以下步骤：

1、将若干个硅片以两两相并的方式放置，其中，两两相并的两个硅片之间的距离为0.1mm～3mm。

2、采用碱抛光液对硅片进行双面抛光，抛光时采用鼓泡方式，碱抛光液的浓度为12％，抛光温度为75℃，抛光时间为3min，得到双面抛光后的硅片。

3、依次对双面抛光后的硅片进行第一次纯水清洗、酸清洗以及第二次纯水清洗；其中，进行第一次纯水清洗的时间为100s；采用5％的硝酸溶液或者硫酸溶液进行酸清洗，酸清洗的时间为60s；进行第二次纯水清洗的时间为100s。

4、将双面抛光后的硅片浸入氢氟酸与agno3溶液的混合溶液中，静置反应之后在双面抛光后的硅片外表面沉积有ag金属纳米颗粒；

其中，氢氟酸的浓度为2％；agno3溶液中ag⁺的摩尔浓度为1e-3mol/l；反应温度为25℃。

5、将外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片浸入双氧水和氢氟酸的混合溶液中，静置反应之后在外表面沉积有金属纳米颗粒的硅片外表面形成纳米孔结构；

其中，双氧水的浓度为35％；氢氟酸的浓度为10％，反应温度为35℃。

6、采用氨水和双氧水溶液的混合溶液对外表面具有纳米孔结构的硅片进行碱清洗；其中，氨水的浓度为8％，双氧水溶液的浓度为5％，清洗温度为30℃；

之后采用4％的硝酸溶液进行酸清洗；

之后采用纯水清洗100s。

7、将外表面具有纳米孔结构的硅片浸入硝酸溶液和氢氟酸的混合溶液中，静置反应之后在外表面具有纳米孔结构的硅片外表面形成亚微米孔结构；

其中，硝酸溶液的浓度为40％；氢氟酸的浓度为8％；反应温度为9℃。

8、将两两相并的单面制绒后的硅片进行分离，分别插入花篮中进行后续工艺。

9、对单面制绒后的硅片依次进行碱清洗、第三次纯水清洗、酸清洗、第四次纯水清洗、慢提拉以及烘干；

其中，碱清洗的温度为25℃；

第三次纯水清洗的时间为150s；

采用盐酸和氢氟酸的混合溶液进行酸清洗，其中，盐酸的浓度为6％，氢氟酸的浓度为6％，酸清洗的温度为25℃；

第四次纯水清洗的时间为100s；

慢提拉的步骤为：在60℃热水中以2mm/s的速度进行提拉；

烘干温度为80℃。

对实施例1的单面湿法黑硅硅片的制绒面和抛光面分别进行扫描电镜表征，得到图5和图6。由图5可以看出，实施例1制得的单面湿法黑硅硅片的制绒面具有致密的分布均匀的亚微米级别的虫洞，且上述虫洞的直径均在200nm～1000nm之间。由图6可以看出，实施例1制得的单面湿法黑硅硅片的抛光面的表面较平整。

测试实施例1的单面湿法黑硅硅片的制绒面和抛光面的反射率，得到图7。由图7可以看出，实施例1制得的单面湿法黑硅硅片的制绒面的反射率在600nm波长以上约为18％，反射率较小，表明制绒面的陷光能力很好；而抛光面的反射率在600nm波长以上约为42％，反射率较高，更利于背面的钝化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。