专利名称：晶向为[100]的单晶硅片亚微米绒面的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种晶体硅片绒面的制造方法。
背景技术：
目前，光伏发电成本是火电成本的2 3倍，成本过高是制约光伏发电大规模应用 的主要障碍。提高晶硅电池的生产效率，降低成本，使其发电成本接近或等于火电成本，对 于解决目前能源短缺与环境污染的问题，实现国民经济和社会可持续发展，具有重大的现 实和长远意义。单晶硅片的成本约占组件成本的60%，由此可见降低单晶硅片成本是降低晶硅电 池发电成本的最有效的方向之一。过去单晶硅片的厚度在400um，随着技术水平的发展，单 晶硅片的厚度现在降至180um，今后还要继续降低，这是发展的主流。单晶硅片厚度的降低， 随之对设备制造，工人操作水平和工艺的要求也越来越高，在单晶硅片的制绒过程中，采用 常规工艺，单晶硅片的减薄量过大，单晶硅片的厚度更加薄，导致电池的弯曲度和碎片率明 显提高，加大了单晶硅片的生产成本。现在急需要一种制绒方法，在保证或者降低单晶硅片 的反射率的同时降低单晶硅片的减薄量，使其成品率变高，降低单晶硅片的生产陈本。单晶抛光硅片，在可见光范围内，硅片的平均反射率为33%，硅片在经过制绒后， 若硅片连续均勻致密，则反射率为11%，由于晶体结构的特点，在正常制绒条件下，绒面的 形状是相同的，只有大小区分，反射率是不随绒面的大小而变化的。
发明内容
发明目的本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种单晶硅片亚微米绒 面的制造方法，该方法可以保证在可见光范围内电池平均反射率不变的情况下，使单晶硅 片的减薄量是常规制绒方法减薄量的1/5 1/6，使其电池的弯曲度和碎片率明显减少，降 低成本，提高了效率。技术方案为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为—种晶向为[100]单晶硅片亚微米绒面的制造方法，包括下列步骤(1)选择电阻率为0.5 20 Ω .cm，晶向为[100]，硅片厚度为180士40um的单晶硅 片；(2)硅片预清洗，在包含3% 7%的君和150和1 % 2%的NaOH重量比的水溶 液内清洗，溶液温度控制在50 60°C，时间为4 6分钟；(3)去除损伤层，将单晶硅片放入浓度为10% 15% NaOH重量比的水溶液，温度 控制在60 80°C，时间为2 6分钟；(4)制绒，将单晶硅片放入1.5%的恥0礼0.05% 1 %的Na3PO4. 12H20， 1. 5%的苯甲酸钠，0. 0. 5%的钼酸钠重量的水溶液中，温度控制在70 83°C，
时间为5 25分钟。有益效果本发明与现有技术相比，其有益效果是
1、采用该方法制绒单晶硅片的减薄量是常规制绒方法的电池减薄量的1/5 1/6，相应增加了电池的厚度，且在可见光范围内，单晶鬼片平均反射率保持不变的条件下， 使其电池的弯曲度和碎片率明显减少，降低成本，提高了生产效率2、步骤(2)对单晶硅片表面预清洗要彻底，否则会影响绒面的连续性和均勻性；3、步骤(3)去除损伤层，保证制绒后，绒面大小均勻，高低均勻；4、步骤(4)中的苯甲酸钠在单晶的硅片表面特征吸附，阻滞了硅离子化过程，或 者在硅片表面氧化，生成极度致密的保护性氧化膜，它阻止绒面尺寸过大，钼酸钠是一种 低污染性金属盐，安全碱性介质中是有效的缓蚀剂，钼酸钠与磷酸钠的水溶液对腐蚀速率 有协同缓蚀的作用，其缓蚀剂的临界浓度降低，两者的总浓度为0. 0015mg/L时，且比例为 40 60 10 80内，平均缓蚀率达91.5%，磷酸钠的水溶液，PO43-水解产生大量的0H—以 腐蚀单晶硅片，同时P043_或ΗΡ042_也同样起着异丙醇的作用，消除气炮和减缓腐蚀的作用。
附图为绒面金字塔结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图，通过一个最佳实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发 明的保护范围不局限于所述实施例。实施例1(1)选择电阻率为0. 5Ω. cm，晶向为[100]，硅片厚度为140um的单晶硅片；(2)硅片预清洗，在包含3%的君和150和的NaOH重量的水溶液内清洗，溶液 温度控制在50 60°C，时间为4 6分钟；(3)去除损伤层，将单晶硅片放入浓度为10% NaOH水溶液，温度控制在60 80°C，时间为2 6分钟；(4)制绒，将单晶硅片放入的NaOH，0.05%的Na3PO4. 12H20，1 %的苯甲酸钠， 0. 的钼酸钠重量的水溶液中，温度控制在70 83°C，时间为5 25分钟。经检测制造出亚微米绒面的单晶硅片。实施例2(1)选择电阻率为20 Ω · cm，晶向为[100]，硅片厚度为220um的单晶硅片；(2)硅片预清洗，在包含7%的君和150和2%的NaOH重量的水溶液内清洗，溶液 温度控制在50 60°C，时间为4 6分钟；(3)去除损伤层，将单晶硅片放入浓度为15% NaOH水溶液，温度控制在60 80°C，时间为2 6分钟；(4)制绒，将单晶硅片放入1. 5%的NaOH，的Na3PO4. 12H20,1. 5%的苯甲酸钠， 0. 5%的钼酸钠重量的水溶液中，温度控制在70 83°C，时间为5 25分钟。经检测制造出亚微米绒面的单晶硅片。实施例3(1)选择电阻率为10 Ω · cm，晶向为[100]，硅片厚度为180um的单晶硅片；(2)硅片预清洗，在包含5%的君和150和2%的NaOH重量的水溶液内清洗，溶液温度控制在50 60°C，时间为4 6分钟(3)去除损伤层，将单晶硅片放入浓度为13% NaOH水溶液，温度控制在60 80°C，时间为2 6分钟；(4)制绒，将单晶硅片放入1.5%的Na0H，0.5%的Na3PO4. 12H20，1. 2%的苯甲酸 钠，0. 3%的钼酸钠重量的水溶液中，温度控制在70 83°C，时间为5 25分钟。经检测制造出亚微米绒面的单晶硅片。绒面形成机理NaOH溶液对单晶硅片的腐蚀是择优腐蚀，在硅的不同晶面上，悬挂键的数目不同， 导致在不同的晶面上反映速度不同，这是形成金字塔绒面的最直接最基本的原因。众所周知，单晶硅片的单晶为金刚石结构，由于各晶面的面速度不同，腐蚀对各晶 面有选择性，实验得知，[100]面的腐蚀速度比[111]面大35倍。择优腐蚀的原因在于水 分子的屏蔽效应，阻挡了硅原子与OH根离子的作用，而水分子的屏蔽效应又与原子排列速 度有关，速度越高屏蔽越明显，在[111]晶面上，每个硅原子具有三个共价键与晶面内部的 原子键合，仅有一个裸露于晶格外面的悬挂键，[100]晶面每个硅原子具有两个共价键及两 个悬挂键，当腐蚀反应进行时，腐蚀溶液中的OH根与悬挂键结合而形成刻蚀，新的晶格上 的单位面积悬挂键越多，会造成表面的化学反应自然增快。
Si\Six
Si 云 SMH-— Si 云 Si — OH + e [111]
SKSK
SkSk /DH
)S 陣 20H-— )Sk + 2e [100] SKSK xDH金字塔绒面的大小与单晶硅片刻蚀量的关系如图所示，由于硅片为金刚石结构，通常金字塔的上顶角70. 52度，下角为54. 74 度。在绒面腐蚀时通常硅片的正反面同时刻蚀，如果把金字塔近似为等边三角形计算，如果 边长为5um时，金字塔的高度为4. 33um如果边长为0. 8um时，金字塔的高度为0. 64um如果边长为0. 6um时，金字塔的高度为0. 52um那么，5um金字塔的高度分别为0. 8um和0. 6um金字塔高度的6. 7 8. 3倍，在绒 面的制造过程中，是择优腐蚀，只不过是[100]面比[111]快35倍，其实[111]也在腐蚀中， 如果考虑这方面的因素，大金字塔的刻蚀量比上述的计算还要大一些。制作单晶硅片亚微米绒面的技术因素1、硅片表面预清洗要彻底，否则会影响绒面的连续性和均勻性；2、NaOH溶液中，OH根的浓度越高，温度高，时间越长，则绒面越大；3、如果损伤层去除不彻底，有缺陷存在，会引起绒面大小，高低不均勻，众所周知，化学反应首先从一些高活性的地方开始(当然缺陷存在的地方，活性高)；4、苯甲酸钠在硅片表面特征吸附，阻滞了硅离子化过程，或者在硅片表面氧化，生 成极度致密的保护性氧化膜，它阻止绒面尺寸过大；5、钼酸钠是一种低污染性金属盐，安全碱性介质中是有效的缓蚀剂，钼酸钠是一 种钝化型缓蚀剂；
6、钼酸钠与磷酸钠的水溶液对腐蚀速率有协同缓蚀的作用，其缓蚀剂的临界浓度 降低，两者的总浓度为0.0015mg/L时，且比例为(40 60) (10 80)内，平均缓蚀率达 91. 5% ；7、钼酸钠的热稳定性高，当温度高于70°C，PH > 9的溶液中，而其它缓蚀剂难于做 到；8、磷酸钠的水溶液，P043_水解产生大量的0H_以腐蚀单晶硅，同时P043_或ΗΡ042_也 同样起着异丙醇的作用，消除气炮和减缓腐蚀的作用。
权利要求
1. 一种晶向为[100]单晶硅片亚微米绒面的制造方法，其特征在于包括下列步骤(1)选择电阻率为0.5 20 Ω. cm，晶向为[100]，硅片厚度为180 士 40um的单晶硅片；(2)硅片预清洗，在包含3% 7%的君和150和 2%的NaOH重量比的水溶液内 清洗，溶液温度控制在50 60°C，时间为4 6分钟；(3)去除损伤层，将单晶硅片放入浓度为10% 15%NaOH重量比水溶液，温度控制在 60 80°C，时间为2 6分钟；(4)制绒，将单晶硅片放入1. 5% 的 Na0H，0. 05% 1 % 的 Na3PO4. 12H20,1. 5 %的苯甲酸钠，0. 1 % 0. 5 %的钼酸钠重量比的水溶液中，温度控制在70 83°C，时间 为5 25分钟。
全文摘要
本发明公开了一种晶向为[100]单晶硅片亚微米绒面的制造方法。该方法包括下列步骤(1)选择电阻率为0.5～20Ω.cm，晶向为[100]，硅片厚度为180±40um的单晶硅片；(2)硅片预清洗，在包含3％～7％的君和150和1％～2％的NaOH重量比的水溶液内清洗，溶液温度控制在50～60℃，时间为4～6分钟；(3)去除损伤层，将单晶硅片放入浓度为10％～15％NaOH重量比水溶液，温度控制在60～80℃，时间为2～6分钟；(4)制绒，将单晶硅片放入1％～1.5％的NaOH，0.05％～1％的Na3PO4.12H2O，1％～1.5％的苯甲酸钠，0.1％～0.5％的钼酸钠重量比的水溶液中，温度控制在70～83℃，时间为5～25分钟。该方法可以保证在可见光范围内电池平均反射率不变的情况下，使单晶硅片的减薄量是常规制绒方法减薄量的1/5～1/6，使其电池的弯曲度和碎片率明显减少，降低成本，提高了效率。
文档编号C30B33/10GK102134754SQ20111006014
公开日2011年7月27日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者刘红成, 姜红燕, 张勇, 李忠, 王玉亭 申请人:保定天威集团有限公司, 天威新能源(扬州)有限公司