本发明涉及硅片制绒工艺。
背景技术:
光伏发电是太阳能能源利用中最重要的组成部分,它是一种环保的,用之不竭的可再生能源,符合光伏行业高效率、低成本的追求。对于单晶硅电池,表面反射率是影响太阳能电池效率转换的重要因素之一,为降低表面反射率,制绒工艺起到了重要作用。
制绒的目的为在原生硅片表面产生织构以达到陷光作用,从而提高对太阳光的吸收率,进而提高电池的光电转换率。目前市面上的制绒工艺仍为传统的湿法工艺,此法在制绒结束后,硅片上会大概率出现白斑、亮点等问题,这严重影响了产线硅片的直通率,降低了产线效率。
技术实现要素:
为解决现有技术的缺陷,本发明提供一种硅片制绒工艺,在制绒之前,对硅片进行高温处理,使硅片表面的有机脏污分解,以去除硅片表面的有机脏污。
具体的,本发明硅片制绒工艺,包括如下具体步骤:
1)对硅片进行高温氧化处理,使硅片表面的有机脏污分解,以去除硅片表面的有机脏污,且在硅片表面形成第一氧化层;
2)采用第一酸液对步骤1)处理后的硅片进行酸洗,以去除硅片表面的第一氧化层;
3)对步骤2)处理后的硅片进行漂洗,以去除硅片表面残留的第一酸液;
4)采用氧化处理液对步骤3)处理后的硅片进行氧化处理,在硅片表面形成第二氧化层,以使硅片表面处于亲水态,且第二氧化层的厚度不大于0.6nm;
5)对步骤4)处理后的硅片进行漂洗,以去除硅片表面残留的氧化处理液;
6)采用制绒液对步骤5)处理后的硅片进行制绒,在硅片表面形成绒面结构。
经研究发现,之所以硅片制绒会出现白斑、亮点等问题,主要是因为硅片表面残留有有机脏污。本发明在制绒之前,对硅片进行高温处理,使硅片表面的有机脏污分解,可完全去除硅片表面的有机脏污,可避免因有机脏污残留在硅片表面而使制绒出现白斑、亮点等问题。
可在氧化炉/烧结炉中对表面残留有机脏污的硅片进行高温处理(即高温氧化处理),但本发明的发明人经研究发现,为了完全去除硅片表面的有机脏污,高温氧化处理的温度较高(300~800℃),时间较长(180~250s),高温氧化处理完成后,硅片表面会形成一层较厚的sio2层(即第一氧化层),该第一氧化层的厚度不小于2nm(第一氧化层的厚度为2~8nm),该较厚的第一氧化层会影响制绒,不利于制绒。
为了防止较厚的第一氧化层影响制绒,本发明采用第一酸液(氢氟酸溶液)对高温氧化处理后的硅片进行酸洗,完全去除硅片表面的第一氧化层。
但本发明的发明人经研究发现,第一氧化层去除后的硅片表面为疏水状态,硅片表面处于疏水状态也会影响制绒,也不利于制绒。
为了防止硅片表面处于疏水状态而影响制绒,本发明采用氧化处理液对去除第一氧化层的硅片进行再次氧化,使硅片表面再次形成sio2层(即第二氧化层),且本发明通过控制再次氧化的工艺参数(采用由2%~6%h2o2、1%~3%无机碱、余量为去离子水配制的氧化处理液,于60~70℃对硅片氧化处理2~3min),来控制第二氧化层的厚度,使第二氧化层的厚度不大于0.6nm(第二氧化层的厚度控制在0.2~0.6nm),该超薄的第二氧化层不仅不会影响制绒,还会使硅片表面变为亲水状态,降低了硅片的表面能,有利于制绒。
制绒的根本为si与制绒液进行反应。若硅片表面的sio2厚度不小于2nm,制绒时对硅片的表面处理会不够,导致反应不完全,硅片表面反射率过高。当sio2厚度不大于0.6nm时,配合现有的制绒工艺,能制绒完全,不会影响制绒。
综上所述,本发明不仅能解决因有机脏污残留在硅片表面而使制绒出现白斑、亮点等问题,还能降低制绒的不良率,具有推广价值。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种硅片制绒工艺,包括如下具体步骤:
1)对硅片进行高温氧化处理,高温氧化处理的温度为300~800℃,时间为180~250s,使硅片表面的有机脏污分解,以去除硅片表面的有机脏污,且在硅片表面形成第一氧化层,第一氧化层为sio2;
2)采用第一酸液对步骤1)处理后的硅片常温酸洗2~6min,以去除硅片表面的第一氧化层;第一酸液中各组分的质量百分含量为:hf5%~10%,余量为去离子水;
3)对步骤2)处理后的硅片常温漂洗3~9min,以去除硅片表面残留的第一酸液;
4)采用氧化处理液对步骤3)处理后的硅片于60~70℃氧化处理2~3min,在硅片表面形成第二氧化层,第二氧化层为sio2,以使硅片表面处于亲水态,且第二氧化层的厚度控制在0.2~0.6nm;氧化处理液中各组分的质量百分含量为:h2o22%~6%,无机碱1%~3%,余量为去离子水;无机碱可以选择koh或naoh;
5)对步骤4)处理后的硅片常温漂洗3~5min,以去除硅片表面残留的氧化处理液;
6)采用制绒液对步骤5)处理后的硅片于75~85℃制绒6~8min,在硅片表面形成绒面结构;制绒液中各组分的质量百分含量为:制绒添加剂0.5%~1%,无机碱1%~3%,余量为去离子水;无机碱可以选择koh或naoh;
7)对步骤6)处理后的硅片进行常温漂洗3~5min,以去除硅片表面残留的制绒液;
8)采用第二酸液对步骤7)处理后的硅片常温酸洗2~6min,以去除硅片表面的氧化层和金属离子;第二酸液中各组分的质量百分含量为:hf5%~10%,hcl5%~10%,余量为去离子水;
9)对步骤8)处理后的硅片常温漂洗3~9min,以去除硅片表面残留的第二酸液;
10)对步骤9)处理后的硅片于80~90℃烘干10~30min。
本发明的具体实施例如下:
实施例1
1)1200片硅片进入链式氧化炉进行高温氧化处理,温度为700℃,时间为180s;
2)经过步骤1)处理后的1200片硅片进入第一链式酸洗机的酸洗区进行5min常温酸洗,酸洗所用酸液由5wt%hf和95wt%去离子水配制而成;
3)经过步骤2)处理后的1200片硅片进入第一链式酸洗机的漂洗区进行6min常温漂洗;
4)经过步骤3)处理后的1200片硅片经第一插片机插片后进入氧化槽进行氧化处理,时间为2min10s,温度为60℃,氧化槽中的氧化处理液由5wt%h2o2、2wt%naoh、93wt%去离子水配制而成;
5)经过步骤4)处理后的1200片硅片进入第一清水槽常温漂洗3min;
6)经过步骤5)处理后的1200片硅片进入制绒槽于78℃制绒6min30s,制绒槽中的制绒液由1wt%制绒添加剂、2wt%naoh、97wt%去离子水配制而成;
7)经过步骤6)处理后的1200片硅片进入第二清水槽常温漂洗3min;
8)经过步骤7)处理后的1200片硅片经第二插片机放片后进入第二链式酸洗机的酸洗区进行5min常温酸洗,酸洗所用酸液由5wt%hf、5wt%hcl和90wt%去离子水配制而成;
9)经过步骤8)处理后的1200片硅片进入第二链式酸洗机的漂洗区进行6min常温漂洗;
10)经过步骤9)处理后的1200片硅片进入链式烘干炉中,于88℃烘干15min。
实施例1生产1200片制绒片,表面都无白斑、亮点,不良率为0.005%。
实施例2
1)1200片硅片进入链式氧化炉进行高温氧化处理,温度为500℃,时间为200s;
2)经过步骤1)处理后的1200片硅片进入第一链式酸洗机的酸洗区进行3min常温酸洗,酸洗所用酸液由7wt%hf和93wt%去离子水配制而成;
3)经过步骤2)处理后的1200片硅片进入第一链式酸洗机的漂洗区进行5min常温漂洗;
4)经过步骤3)处理后的1200片硅片经第一插片机插片后进入氧化槽进行氧化处理,时间为2min10s,温度为60℃,氧化槽中的氧化处理液由5wt%h2o2、2wt%naoh、93wt%去离子水配制而成;
5)经过步骤4)处理后的1200片硅片进入第一清水槽常温漂洗3min;
6)经过步骤5)处理后的1200片硅片进入制绒槽于78℃制绒6min30s,制绒槽中的制绒液由1wt%制绒添加剂、2wt%naoh、97wt%去离子水配制而成;
7)经过步骤6)处理后的1200片硅片进入第二清水槽常温漂洗3min;
8)经过步骤7)处理后的1200片硅片经第二插片机放片后进入第二链式酸洗机的酸洗区进行5min常温酸洗,酸洗所用酸液由5wt%hf、5wt%hcl和90wt%去离子水配制而成;
9)经过步骤8)处理后的1200片硅片进入第二链式酸洗机的漂洗区进行6min常温漂洗;
10)经过步骤9)处理后的1200片硅片进入链式烘干炉中,于88℃烘干15min。
实施例2生产1200片制绒片,表面都无白斑、亮点,不良率为0.01%。
实施例3
1)1200片硅片进入链式氧化炉进行高温氧化处理,温度为300℃,时间为240s;
2)经过步骤1)处理后的1200片硅片进入第一链式酸洗机的酸洗区进行2min30s常温酸洗,酸洗所用酸液由9wt%hf和91wt%去离子水配制而成;
3)经过步骤2)处理后的1200片硅片进入第一链式酸洗机的漂洗区进行3min常温漂洗;
4)经过步骤3)处理后的1200片硅片经第一插片机插片后进入氧化槽进行氧化处理,时间为2min,温度为60℃,氧化槽中的氧化处理液由6wt%h2o2、3wt%naoh、91wt%去离子水配制而成;
5)经过步骤4)处理后的1200片硅片进入第一清水槽常温漂洗3min;
6)经过步骤5)处理后的1200片硅片进入制绒槽于78℃制绒6min40s,制绒槽中的制绒液由0.8wt%制绒添加剂、2wt%naoh、97.2wt%去离子水配制而成;
7)经过步骤6)处理后的1200片硅片进入第二清水槽常温漂洗3min;
8)经过步骤7)处理后的1200片硅片经第二插片机放片后进入第二链式酸洗机的酸洗区进行5min常温酸洗,酸洗所用酸液由5wt%hf、5wt%hcl和90wt%去离子水配制而成;
9)经过步骤8)处理后的1200片硅片进入第二链式酸洗机的漂洗区进行6min常温漂洗;
10)经过步骤9)处理后的1200片硅片进入链式烘干炉中,于88℃烘干15min。
实施例3生产1200片制绒片,表面都无白斑、亮点,不良率为0。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。