CN102270702A - 一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺 - Google Patents

一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺 Download PDF

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李勇
陈清波
冯帅臣
张耀明
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Abstract

本发明提出一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其工艺步骤包括：对白斑单晶硅片进行高温处理，使所述白斑单晶硅片表面残留的杂质挥发；对高温处理后的所述白斑单晶硅片进行制绒工艺，去除单晶硅片表面的白斑。本发明提供的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，通过对白斑单晶硅片进行高温处理，使其表面残留的杂质挥发，去除杂质的白斑单晶硅片在之后进行的制绒工艺中有利于进行腐蚀，能够有效去除白斑单晶硅片表面的白斑，大大提高了返工硅片的良品率。

Description

一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺
技术领域
本发明涉及单晶硅太阳能电池的制造领域，具体涉及一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺。
背景技术
随着全球能源的日趋紧张，太阳能以无污染、市场空间大等独有的优势受到世界各国的广泛重视。在各类太阳能电池应用中，晶硅太阳能电池一直保持很高的市场占有率，牢牢统治着整个太阳能电池市场。如何提高太阳能电池的光电转换效率是制作太阳能电池片的关键，其中，太阳能电池的制绒工艺是利用化学腐蚀的方法在硅片表面进行织构化处理，其目的是延长光在太阳能电池内的传播路径，降低表面的反射率，在电池的内部形成光陷阱，提高太阳能电池对光的吸收效率，从而最终提高太阳能电池的光电转换效率。
抛光的单晶硅表面对太阳光的反射率在30％以上，如果不做处理，则太阳能电池的短路电流势必很低，无法达到高效性能。为了降低反射，采用制绒工艺获取光陷阱结构非常必要。目前，对于单晶硅太阳能电池，可采用化学腐蚀制作金字塔结构的绒面。由于化学腐蚀法容易控制、成本低廉、便于大规模生产，所以目前单晶硅太阳能电池工业化生产都是采用这种方法制作绒面。采用这种金字塔绒面结构的太阳能电池，其表面反射率会降至10％左右。
随着太阳能电池片的需求不断增大，高质量单晶硅片的供给问题日益突出。对于一些盲目追求产量的硅片供应商，由于未能严格控制各生产过程，例如多晶硅原材料纯度不够，单晶硅锭生长中引入各种污染，硅锭切割后未及时清洗，硅片清洗未达到要求等，都会使硅片风干后导致表面的一些污染源难以去除，这便产生了一部分品质不好的单晶硅片。当利用这些不良硅片进行太阳能电池制作过程中的制绒工艺时，表面脏污未去除区的出绒较正常区域差而导致白斑产生。另外制绒工艺中的腐蚀条件控制未达到最佳，也会在制绒后的太阳能硅片上出现小的白斑。这些白斑硅片不仅会增加硅片表面的发射率，降低太阳能电池的光电转换效率，同时也会造成电池片外观不符合要求。
对此可通过重新进行制绒工艺(返工工艺)继续流片。在对返工硅片重新制绒时，可通过适当增加氢氧化钠浓度、异丙醇体积比，制绒添加剂体积比，或是延长制绒时间，改变制绒温度等工艺方案来解决返工硅片上出现的白斑问题。
虽然常规制绒返工工艺一定程度可以解决制绒不良的硅片，但在生产中也时常会遇到一批硅片均出现白斑而且常规返工工艺并不能完全去除的情况。由于硅片经过两次制绒后减重较多，若还没有消除硅片表面的白斑而再进行第三次制绒，则由于硅片太薄，后续工艺操作难度很大，甚至会造成电池片翘曲严重和碎片率的增加。因此为了保证返工工艺的成功率，选取有效的方案一次性完成制绒白斑片的返工工艺显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺，以解决现有的单次制绒白斑单晶硅片返工成功率低的问题。
为解决上述问题，本发明提出了一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺，包括：对白斑单晶硅片进行高温处理，使所述白斑单晶硅片表面残留的杂质挥发；对高温处理后的所述白斑单晶硅片进行制绒工艺，去除单晶硅片表面的白斑。
优选地，对所述白斑单晶硅片进行温度逐渐升高的高温处理。
优选地，利用烧结炉对所述白斑单晶硅片进行高温处理，所述高温处理包括：设定所述烧结炉内各个温区的工作温度，并使所述烧结炉内的温度达到各个所述工作温度；所述白斑单晶硅片从所述烧结炉的进口进入，经过温度逐渐升高的各个温区至所述烧结炉的出口。
优选地，所述烧结炉内包括多个温区，靠近所述烧结炉进口的温区温度为200℃～220℃，靠近所述烧结炉出口的温区温度为850℃～1000℃。
优选地，将所述白斑单晶硅片放置在贯穿所述烧结炉的传输丝网上，通过所述传输丝网的运输使所述白斑单晶硅片依次经过温度逐渐升高的各个温区。
优选地，所述传输丝网传输的带速为4米/分钟～6米/分钟。
优选地，所述制绒工艺包括：对所述白斑单晶硅片进行预清洗，预清洗完毕后用去离子水将所述白斑单晶硅片冲洗干净；采用氢氧化钠、异丙醇以及制绒添加剂的混合液制绒，制绒完毕后用去离子水冲洗干净；对已去除白斑的单晶硅片进行酸洗以去除所述单晶硅片的金属离子杂质以及所述单晶硅片表面的氧化层，酸洗后用去离子水冲洗干净；对所述单晶硅片进行烘干。
优选地，采用异丙醇溶液对所述白斑单晶硅片进行预清洗。
优选地，采用盐酸溶液去除所述单晶硅片的金属离子杂质，采用氢氟酸溶液去除所述单晶硅片表面的氧化层。
本发明提供的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，通过对白斑单晶硅片进行高温处理，使其表面残留的杂质挥发，去除杂质的白斑单晶硅片在之后进行的制绒工艺中有利于进行腐蚀，能够有效去除白斑单晶硅片表面的白斑，大大提高了返工硅片的良品率。
进一步地，所述白斑单晶硅片在烧结炉内依次经过温度逐渐升高的各个温区，能够保证白斑单晶硅片不会由于温度的突然变化而产生应力，进而导致硅片破裂。
附图说明
图1为本发明实施例提供的制绒白斑单晶硅片的返工工艺的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的制绒白斑单晶硅片的返工工艺作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，通过对白斑单晶硅片进行高温处理，使其表面残留的杂质挥发，去除杂质的白斑单晶硅片在之后进行的制绒工艺中有利于进行腐蚀，能够有效去除白斑单晶硅片表面的白斑，大大提高了返工硅片的良品率。
图1为本发明实施例提供的制绒白斑单晶硅片的返工工艺的步骤流程图。参照图1，制绒白斑单晶硅片的返工工艺的步骤包括：
S11、对白斑单晶硅片进行高温处理，使所述白斑单晶硅片表面残留的杂质挥发；
S12、对高温处理后的所述白斑单晶硅片进行制绒工艺，去除单晶硅片表面的白斑。
在步骤S11中，白斑单晶硅片在烧结炉内进行高温处理，首先，设定烧结炉内各个温区的工作温度，并使所述烧结炉内的温度达到各个所述工作温度；其次，所述白斑单晶硅片从所述烧结炉的进口进入，经过温度逐渐升高的各个温区至所述烧结炉的出口。所述烧结炉内包括多个温区，在本实施例中，靠近所述烧结炉进口的温区温度为200℃～220℃，靠近所述烧结炉出口的温区温度为850℃～1000℃。所述白斑单晶硅片在烧结炉内依次经过温度逐渐升高的各个温区，能够保证白斑单晶硅片不会由于温度的突然变化而产生应力，进而导致硅片破裂。
在本实施例中，将所述白斑单晶硅片放置贯穿所述烧结炉的在传输丝网上，所述传输丝网传输的带速为4米/分钟～6米/分钟，通过所述传输丝网的运输使所述白斑单晶硅片依次经过温度逐渐升高的各个温区。
为了描述方便，将靠近烧结炉进口的温区设为第一温区，第一温区对进入烧结炉内的白斑单晶硅片进行烘干，在本实施例中，烧结炉内共设置了九个温区，因此，将靠近烧结炉出口的温区设为第九温区，第九温区对进入烧结炉内的白斑单晶硅片进行烧结。在第一温区与第九温区之间设置温度依次提升的各个温区，包括第二温区、第三温区、第四温区、第五温区、第六温区、第七温区以及第八温区，所述第二温区和第三温区均对白斑单晶硅片进行烘干，温度设置分别是220℃～230℃、230℃～260℃。第四温区至第八温区均对白斑单晶硅片进行烧结，温度设置依次400℃～450℃、500℃～550℃、600℃～650℃、650℃～700℃、750℃～850℃。
在对白斑单晶硅片完成高温处理后，进行步骤S12，去除杂质的白斑单晶硅片在进行制绒工艺中，有利于对白斑单晶硅片进行腐蚀，能够有效去除白斑单晶硅片表面的白斑，从而大大提高返工硅片的良品率。
完成高温处理后的白斑单晶硅片的制绒工艺包括：对所述白斑单晶硅片进行预清洗，预清洗完毕后用去离子水将所述白斑单晶硅片冲洗干净，在本实施例中，采用异丙醇溶液对所述白斑单晶硅片进行预清洗，异丙醇的浓度为8％～12％，工艺温度为78℃～80℃；采用氢氧化钠、异丙醇以及制绒添加剂的混合液制绒，制绒完毕后用去离子水冲洗干净，其中，氢氧化钠浓度1％～2％，异丙醇浓度3％～6％，制绒添加剂浓度0.2％～0.4％，温度78℃～80℃，制绒的工艺时间控制在800秒～1200秒，制绒完毕后白斑单晶硅片表面的白斑已去除；对已去除白斑的单晶硅片进行酸洗以去除所述单晶硅片的金属离子杂质以及所述单晶硅片表面的氧化层，酸洗后用去离子水冲洗干净，具体地，采用盐酸溶液去除所述单晶硅片的金属离子杂质，采用氢氟酸溶液去除所述单晶硅片表面的氧化层，在本实施例中，盐酸浓度为2％～5％，工艺温度为25℃，使用盐酸溶液清洗的时间为250秒～350秒，氢氟酸浓度为3％～6％，工艺温度为25℃，使用氢氟酸溶液去除所述单晶硅片表面的氧化层的时间为150秒～200秒；最后对所述单晶硅片进行烘干，烘干后对合格的返工单晶硅片进行后续的制作工艺。
本领域的普通技术人员应该理解，本发明的制绒白斑单晶硅片的返工工艺不仅仅局限于单晶硅片表面的白斑，对单晶硅片表面的暗斑、手印以及划痕等都可以去除，大大提高了返工片的良品率。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其特征在于，包括：
对白斑单晶硅片进行高温处理，使所述白斑单晶硅片表面残留的杂质挥发；
对高温处理后的所述白斑单晶硅片进行制绒工艺，去除单晶硅片表面的白斑。
2.如权利要求1所述的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其特征在于，对所述白斑单晶硅片进行温度逐渐升高的高温处理。
3.如权利要求2所述的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其特征在于，利用烧结炉对所述白斑单晶硅片进行高温处理，所述高温处理包括：
设定所述烧结炉内各个温区的工作温度，并使所述烧结炉内的温度达到各个所述工作温度；
所述白斑单晶硅片从所述烧结炉的进口进入，经过温度逐渐升高的各个温区至所述烧结炉的出口。
4.如权利要求3所述的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其特征在于，靠近所述烧结炉进口的温区温度为200℃～220℃，靠近所述烧结炉出口的温区温度为850℃～1000℃。
5.如权利要求4所述的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其特征在于，将所述白斑单晶硅片放置在贯穿所述烧结炉的传输丝网上，通过所述传输丝网的运输使所述白斑单晶硅片依次经过温度逐渐升高的各个温区。
6.如权利要求5所述的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其特征在于，所述传输丝网传输的带速为4米/分钟～6米/分钟。
7.如权利要求1至6中任一项所述的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其特征在于，所述制绒工艺包括：
对所述白斑单晶硅片进行预清洗，预清洗完毕后用去离子水将所述白斑单晶硅片冲洗干净；
采用氢氧化钠、异丙醇以及制绒添加剂的混合液制绒，制绒完毕后用去离子水冲洗干净；
对已去除白斑的单晶硅片进行酸洗以去除所述单晶硅片的金属离子杂质以及所述单晶硅片表面的氧化层，酸洗后用去离子水冲洗干净；
对所述单晶硅片进行烘干。
8.如权利要求7所述的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其特征在于，采用异丙醇溶液对所述白斑单晶硅片进行预清洗。
9.如权利要求7所述的制绒白斑单晶硅片的返工工艺，其特征在于，采用盐酸溶液去除所述单晶硅片的金属离子杂质，采用氢氟酸溶液去除所述单晶硅片表面的氧化层。
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