CN102952521A - 一种用于硅基片表面处理的喷丸材料和硅基片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于硅基片表面处理的喷丸材料和硅基片的制备方法。所述喷丸材料，包括碳化硅颗粒，所述碳化硅颗粒的中粒径为1μm～30μm。所述硅基片的制备方法，硅基片的至少一个表面经由所述喷丸材料以轰击的方式进行表面处理。因为用于轰击的碳化硅颗粒的粒径较小，仅在所述硅基片第一表面形成厚度较小的机械损伤层，所以在后续的化学处理过程中，化学腐蚀液中不需要添加浓硫酸，且可以将腐蚀和清洁步骤合为一个步骤，减少工艺流程时间，降低工艺成本的效果，同时，友好环境。

Description

一种用于硅基片表面处理的喷丸材料和硅基片的制备方法
本申请要求申请日为2011年8月23日，申请号为201110243364.9，发明名称为“一种硅基片的制备方法”的中国专利的优先权、申请日为2011年8月23日，申请号为201110243546.6，发明名称为“一种用于硅基片表面处理的喷丸材料和一种硅基片”的中国专利的优先权，其在本文中通过引用而并入。
技术领域
本发明涉及硅基片的处理技术，具体涉及用于硅基片表面处理的喷丸材料及一种硅基片的制备方法。
背景技术
硅太阳能电池是以硅片作为基片，太阳能电池的正面面向太阳光，被太阳光照射，并吸收太阳光，并把太阳光能转换成电能。太阳能电池正面吸收太阳光所转换成的电能通过太阳能电池的正负电极输出电流汇集，供给任何需要电能的设备或装置。
提高太阳能电池光电转换效率的一个重要手段是降低太阳能电池正面对太阳光的反射率。而在太阳能电池的正面形成粗糙绒面结构是降低反射率的有效手段。
第200510029562.X号中国专利（以下简称’562专利）揭示了在硅基片表面形成绒面结构的方法，包括以下工艺步骤：
步骤1，用平均颗粒度为300目的碳化硅砂，在1Kg~3Kg的压力下，硅基片的正面进行喷砂处理，除去硅基片正面上的某些膜，例如，氮化硅膜，氮化钛膜，碳化硅膜。通过喷砂处理使有缺陷的硅层暴露在外面，并使硅基片正面形成粗糙表面，粗糙度大于0.3μm，而硅基片的背面保持光滑表面；
步骤2，将其正面形成粗糙结构的硅基片浸渍到酸腐蚀溶液，经过该腐蚀处理的硅晶基片正面具有粗糙的绒面结构，而硅片背面确变成了光滑表面，绒面结构的厚度范围是6μm~8μm。
步骤3，用5%的HF，5%HCL和90%的纯水进行5分钟的清洗，其中HF的含量为5±1%，HCL的含量为5±1%，混合溶液中的其余量是纯水，以质量百分比计。
其中，步骤2中的酸腐蚀的工艺条件：
1.酸腐蚀溶液的组分：
含有Na、K或Li的硝酸根或亚硝酸离子化合物或是含有Na、K或Li的高锰酸根离子化合物，3%~20%;
含有NH4+,K或含有Na、K或Li的亚硝酸离子，3%~10%；
60%~96%的硫酸；
酸腐蚀溶液的组分（重量百分比）也可以是：固体KNO3(硝酸钾)5%；固体NH4HF2(二氟氢氨)，5%；70%的硫酸，90%；
或者是：固体KNO3(硝酸钾)，10%；固体NH4HF2(二氟氢氨)，10%；96%的硫酸，80%；
或者是：固体KNO3(硝酸钾)，3%；固体NH4HF2(二氟氢氨)，3%；96%的硫酸，94%；
2.工艺温度：0度——室温的条件均可；
3.腐蚀时间：根据用户对硅基片厚薄的需求确定。
但是，’562专利申请的方案中使用的碳化硅砂的颗粒度较大，对硅基片本身的厚度和强度有限制，只适用于处理较厚的、自硅锭切割而得到的硅基片。这样的硅基片在处理前无可避免的在两个表面都存在机械损伤。而且，由于所使用的碳化硅砂的颗粒度较大，其喷砂处理造成的机械损伤层将非常厚。过厚的机械损伤层一方面不必要地消耗了昂贵的硅材料，增加了生产成本，另一方面也为后续的处理引入了新的不利因素。在后续处理中，希望在实现较低的反射率的同时尽可能多地去除该机械损伤层，因此’562申请的技术方案需要加入中间的有浓硫酸参与的强酸腐蚀过程以去除过多的机械损伤层。而浓硫酸会在腐蚀处理过程中反应生成H2O，进而改变溶液的浓度，一般处理一定量的硅基片后就必须更换溶液，从而增加工艺成本，而且对环境不够友好。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于硅基片表面处理的喷丸材料和一种硅基片的制备方法，其不仅可以用于处理较厚的、自硅锭切割而得到的具有较高强度的硅基片，也可以适用于处理厚度和相应的强度范围较小的、实质无机械损伤的硅基片原片。缩短工艺流程的所需要的时间，减少化学腐蚀溶液的消耗，从而降低了太阳能电池的制造成本。
所述用于硅基片表面处理的喷丸材料，包括碳化硅颗粒，其特征在于，所述碳化硅颗粒的中粒径的范围是1μm~30μm。
可选的，所述碳化硅颗粒的中粒径的范围是6μm~30μm。
可选的，所述碳化硅颗粒的中粒径的范围是10μm~20μm。
可选的，所述碳化硅颗粒的中粒径的范围是6μm~10μm。
可选的，所述碳化硅颗粒的平均球形度的范围是0.80~0.94。
可选的，所述碳化硅颗粒的平均球形度的范围是0.80~0.92。
可选的，所述碳化硅颗粒中包括六方碳化硅颗粒。
可选的，所述六方碳化硅颗粒占所述碳化硅颗粒重量百分比的70%~100%。
本发明还提供一种使用所述喷丸材料的硅基片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一硅基片原片，所述硅基片原片具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面；以碳化硅颗粒对所述第一表面进行轰击，形成一机械损伤层，所述机械损伤层具有一第三表面。
可选的，所述硅基片原片的厚度的范围是120μm~200μm。
可选的，所述硅基片原片的厚度的范围是160μm~190μm。
可选的，进一步包括，以化学方法对所述第三表面进行处理，从而部分去除所述机械损伤层，进而得到所述硅基片。
可选的，所述机械损伤层的厚度的范围是3μm~10μm。
可选的，所述机械损伤层的厚度的范围是4μm~8μm。
可选的，所述机械损伤层从外至内依次包括颗粒镶嵌层、机械层、应力层、晶格缺陷层，其中颗粒镶嵌层分布在硅基片的最外表面。
可选的，所述第三表面的反射率的范围是25%~30%。
可选的，所述第三表面的微观不平度十点高度的范围是2μm~4μm。
可选的，所述第三表面的微观不平度十点高度的范围是2μm~2.5μm。
可选的，进一步包括：以化学方法对所述第三表面进行处理，从而实质上全部去除所述机械损伤层中的颗粒镶嵌层、机械层、应力层，并部分去除所述机械损伤层中的晶格缺陷层。
可选的，以化学方法对所述第三表面进行处理，以部分去除所述机械损伤层，其中剩余的机械损伤层的厚度小于2μm。
可选的，所述硅基片用于硅太阳能组件，所述硅太阳能组件具有一吸光表面；所述制备方法进一步包括：以化学方法处理所述第三表面，以部分去除机械损伤层，进而获得所述硅基片，所述硅基片有一相应于所述吸光表面的第四表面；所述第四表面的反射率低于所述第三表面的反射率。
可选的，所述化学方法包括，用酸性溶液对所述第三表面进行侵蚀。
可选的，所述酸性溶液是硝酸和氢氟酸与去离子水的混合溶液，或者硝酸和氢氟酸与醋酸的混合溶液。
可选的，酸性溶液的体积浓度为：硝酸和氢氟酸5%~20%，去离子水95%~80%，其中所述氢氟酸和硝酸的体积比是1～15。
可选的，所述酸性溶液的体积浓度为：硝酸和氢氟酸5%~20%，醋酸95%~80%，其中所述氢氟酸和硝酸的体积比是1～15。
可选的，经所述化学方法处理后所述第四表面的微观不平度十点高度的数值较经所述轰击处理后所述第三表面的微观不平度十点高度的数值高。
可选的，所述硅原片的第一表面的反射率是30%~40%。
可选的，所述第三表面的反射率为25%~30%。
可选的，进一步包括：以化学方法对第三表面进行处理，以去除部分机械损伤层，进而获得所述硅基片，所述硅基片具有一第四表面，所述第四表面的反射率低于所述第三表面的反射率。
可选的，所述机械损伤层的厚度范围是3μm~10μm。
可选的，进一步包括：以化学方法对所述第三表面进行处理，部分去除机械损伤层，进而获得所述硅基片；所述硅基片上剩余的机械损伤层的厚度小于2.5μm。
可选的，所述第一表面的微观不平度十点高度小于0.5μm。
可选的，所述第三表面的微观不平度十点高度范围是2μm~4μm。
可选的，进一步包括：以化学方法对所述第三表面进行化学处理，以获得所述硅基片；所述硅基片有一第四表面，所述第四表面的微观不平度十点高度大于所述第三表面的微观不平度十点高度。
可选的，进一步包括：以化学方法处理所述第三表面，以部分去除机械损伤层，进而获得所述硅基片；所述硅基片有一第四表面；所述化学方法包括，用酸性溶液对所述第三表面进行侵蚀，所述酸性溶液是硝酸和氢氟酸与去离子水的混合溶液，或者硝酸和氢氟酸与醋酸的混合溶液。
由于用于硅基片表面处理的喷丸材料的粒径较小，所以，在轰击处理过程中，仅在所述硅基片第一表面形成厚度较小的机械损伤层。用晶带法制备的片状硅基片原片两个表面均无机械损伤层，所以处理所述晶带法制备的片状硅基片原片时，效果尤为明显。进而在后续的化学处理中，不需要使用浓硫酸浸泡腐蚀，只需要使用硝酸和氢氟酸，与去离子水（或者醋酸）配合形成一定酸性溶液浸泡腐蚀。因为浓硫酸在处理过程中会反应生成水后改变酸性溶液的浓度，所以处理到大约1.6万片硅基片后必须更换溶液，但是本发明的化学处理中的酸性溶液可以连续处理约30万片以上的硅基片。而且，可以将腐蚀和清洁步骤合为一个步骤，减少工艺流程时间。所以，本发明的方法达到降低工艺成本的效果，同时，友好环境。
附图说明
图1是应用本发明的喷丸材料制备硅基片的方法一的流程图；
图2是应用本发明的喷丸材料制备硅基片的方法二的流程图；
图3是应用本发明的喷丸材料轰击处理后的硅基片的剖面结构示意图；
图4是对应用本发明的喷丸材料轰击处理后的硅基片进行化学方法处理后的硅基片的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的对硅基片的表面处理的方法做详细的说明。
图1是应用本发明的喷丸材料制备硅基片的方法一，包括：
步骤S11，提供一硅基片原片。
提供一硅基片原片，所述硅基片原片具有一第一表面和一与第一表面相应的第二表面。
步骤S12，以碳化硅颗粒对所述硅基片原片进行轰击。
以碳化硅颗粒对所述硅基片原片的所述第一表面进行轰击，从而一机械损伤层，所述机械损伤层具有一第三表面。
其中所述碳化硅颗粒的中粒径为1μm~30μm。
图2是应用本发明的喷丸材料制备硅基片的方法二，包括：
步骤S21，提供一硅基片原片。
提供一硅基片原片，所述硅基片原片具有一第一表面和一与第一表面相应的第二表面。
步骤S22，以碳化硅颗粒对所述硅基片原片进行轰击，获得一第三表面。
以碳化硅颗粒对所述硅基片原片的所述第一表面进行轰击，从而形成一机械损伤层，所述机械损伤层具有一第三表面。
其中所述碳化硅颗粒的中粒径为1μm~30μm。
步骤S23，以化学方法对所述第三表面进行处理，获得一第四表面。
以化学方法对所述第三表面进行处理，从而部分去除所述机械损伤层，进而得到所述硅基片，所述硅基片具有一第四表面。
其中，本实施例中所提供的所述硅基片原片是由晶带法制备的。所述晶带法是指多晶硅的定向凝固技术，包括：定边喂膜生长法(Edge DefinedFilm-fed Growth,EFG)，条带生长法(String Ribbon Growth,SRG)，衬底带状生长法(Ribbon growth on substrate,RGS)，粉末硅片生长法(Silicon sheets frompowder,S SP)，蹼状生长法(Dendritic web Growth,DWG)。
所述晶带法制备的片状硅基片原片在制造过程中没有被切割，没有外力作用，仅仅提拉生长，所以无机械损伤层。所述晶带法制备的片状硅基片原片厚度范围是120μm~200μm，表面反射率在30%~40%之间。相对铸锭切割片，晶带法制备的片状硅基片原片直接成片，无需切割工序，原料利用率高。需要了解的是，尽管在本实施例中，所处理的硅基片原片优选为由晶带法制备的片装硅基片原片，但本发明并不如此限定。在其它实施例中，由其它方法，例如从硅锭切割，获得的硅基片原片同样可以以本发明的喷完材料进行表面处理。
所述轰击，是使用轰击设备对所述硅基片原片进行喷砂处理。
所述轰击设备是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将轰击粒子通过喷嘴高速轰击到待处理的硅基片原片的第一表面，使所述第一表面的机械性能发生变化的一种机器。其包括，喷嘴和相对喷嘴移动的用于放置待处理硅基片的传送装置，如传送带。
所述反射率，是太阳光谱下反射率，波长范围是300nm~1100nm。
所述轰击的目的是为了是在所述第一表面上形成一机械损伤层，所以用于轰击的碳化硅颗粒的物理参数，例如中粒径、球形度和晶体结构等参数具有重要的意义。
在本实施例中，我们用中粒径来描述碳化硅颗粒的粒径。所述中粒径，表示有50%的粒径超过所述中粒径值，有50%的粒径低于所述中粒径值。在实际操作中，如果运用粒径过大的碳化硅颗粒对硅基片表面轰击，获得的表面粗糙度比较低，且在轰击的过程中粒径大的碳化硅颗粒不但可能会形成非常大的机械损伤层甚至还有可能将硅基片击碎，所以处理效果不理想。但是，粒径过小的碳化硅颗粒则不容易在硅基片的表面产生粗糙面，表面轰击的效率很低，且粒径过小的碳化硅颗粒很容易在轰击中被气流影响，导致在轰击的过程中发生轰击角度偏离等问题，进而影响轰击后表面粗糙度的效果。所以，选择合适的粒径范围是决定轰击效果的关键参数。
所述球形度，表示是指碳化硅颗粒接近球体的程度。平均球形度是指随机取样范围内的碳化硅颗粒的球形度的平均值。小球形度的碳化硅颗粒具有尖锐的棱角，容易在硅基片的表面形成粗糙结构，从而带来较高的表面轰击效率。没有棱角的球形颗粒，不容易在表面形成粗糙结构，仅造成机械损伤结构，从而影响轰击效果。所以，选择合适的球形度范围是决定轰击效果的关键参数。
测量所述球形度时，利用扁平粒流工作原理，使样品的所有颗粒保持在同一聚焦层上并使它们的最大面始终朝向摄像机。相应的球形度的计算方法如下：最大投影面的等面积圆周周长除以颗粒实际周长。颗粒越接近球形，球形度越接近1；颗粒越呈拉长状或越不平滑，球形度就越小于1。
碳化硅颗粒有不同的种类，不同的晶体结构具有不同的性能。所述碳化硅主要具有α和β两种晶型。所述α－SiC是SiC的高温型结构，属六方晶系，它存在着许多变体，包括6H、4H、15R等；所述β－SiC的晶体结构为立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格，并且在2100℃以上时转变为α-SiC。其中，所述α－SiC又可以分为绿碳化硅（含碳化硅99%以上）和黑碳化硅（含碳化硅约98.5%）两个常用的基本品种，它们的硬度都介于刚玉和金刚石之间，因此均可以用来对硅基片进行表面轰击，以提高表面的粗糙度。但是，与黑色碳化硅相比，绿色碳化硅具有较高的自锐性，因此可以提供较高的轰击效率。
所述轰击处理的过程中：压缩空气压力，轰击时间，轰击中喷嘴和硅片距离，轰击角度等工艺参数对于形成绒面结构有重要意义。
所述压缩空气压力，是指所述喷砂机喷射出轰击粒子时的压缩空气压力值。如果压力过大，对于设备本身而言，加快耗材损耗；对于硅片而言，增加破碎率，机械损伤层厚度过大。如果压力过小，轰击效率下降，轰击后的机械损伤层达不到工艺要求。所以，在轰击处理中，轰击压力是影响轰击效果的一项关键参数。
所述轰击时间，是指所述硅基片被碳化硅颗粒高速撞击的时间。轰击时间可以通过调节机器参数，比如喷嘴摆动频率、传送带移动速率（轰击位移的速度）等调节。如果轰击时间过长，机械损伤层厚度过大，而时间过短，硅片表面不能形成所需的粗糙表面。所以，在轰击处理中，轰击时间是影响轰击效果的一项关键参数。
所述喷嘴和硅片的距离，是在轰击时所述喷嘴与待处理的硅基片表面的垂直距离。如果所述距离过大，轰击粒子散射增大，撞击能量减小，不能形成所需的粗糙表面，同时轰击效率也下降。如果所述距离过小，撞击能量过大，硅基片破碎率增大，影响轰击效果。所以，在轰击处理中，喷嘴和硅片的距离是影响轰击效果的一项关键参数。
所述轰击角度，是所述喷嘴与硅片表面的夹角。在处理晶带法制备的片状硅基片原片的过程中，过小的轰击角度会使硅片破碎率增加。所以，轰击角度是影响轰击效果的一项关键参数。
图3是应用本发明的喷丸材料轰击处理后的硅基片的剖面结构示意图。
所述轰击处理后的硅基片包括，硅基片主体A，硅基片主体第三表面的机械损伤层B。
所述第三表面，对应于轰击处理前的第一表面。
所述机械损伤层B，是碳化硅颗粒轰击后在硅基片上形成的具有一定粗糙度的表面结构，其中包括杂质颗粒镶嵌层1、机械层2、应力层3、晶格缺陷层4。其中，所述杂质颗粒镶嵌层1分布在机械损伤层B的外表面，晶格缺陷层4分布在机械损伤层B的内表面。
所述机械损伤层的表面粗糙度，常用有三种参数来表示，包括Rmax（轮廓最大高度），Rz（微观不平度十点高度），Ra（轮廓算术平均偏差）。
所述Rmax，轮廓最大高度，表示在取样长度内，轮廓最高峰顶线和最低谷底线之间的距离。
所述Rz，微观不平度十点高度，表示在取样长度内5个最大轮廓峰高的平均值和5个最大轮廓谷深的平均值之和。
所述Ra，轮廓算术平均偏差，表示在取样长度内，沿测量方向的轮廓线上的点与基准线之间距离绝对值的算术平均值。
所述轰击后的硅基片在第一表面形成机械损伤层具有表面粗糙度，可增加吸收太阳光面积，降低对太阳光的反射率。但由于机械损伤层的存在，对硅基片的性能存在负面影响。所以轰击步骤后，可以增加化学腐蚀的步骤以部分去除机械损伤层。
图4是对应用本发明的喷丸材料轰击处理后的硅基片进行化学方法处理后的硅基片的剖面结构示意图。所述轰击后的硅基片，由于表面的不均匀性，经过HF和HNO3和去离子水混合的酸性溶液的化学腐蚀后，即可部分去除机械损伤层，形成第四表面。具体说，通常完全去除杂质颗粒镶嵌层1、机械层2、应力层3、部分去除晶格缺陷层4，形成一定的绒面结构。所述第四表面具有比所述第三表面更低的太阳光的反射率，因此，通过本发明的化学方法处理步骤，可以增加最终电池组件的效率。
实施例1
本发明提供一种喷丸材料，其适用于对硅基片进行表面处理。所述喷丸材料包括碳化硅颗粒。所述喷丸材料可以以如下方法对所述硅基片进行表面处理。该方法包括，
步骤1，提供一硅基片原片。所述硅基片原片是由晶带法制备的，具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面，所述第一表面与所述第二表面实质无机械损伤层，其他物理参数包括：
厚度是170μm；
表面反射率是37.59%。
步骤2，在压缩空气的作用下，用碳化硅颗粒对所述硅基片原片的第一表面进行轰击。
1.所述喷丸材料中包含的碳化硅颗粒的物理参数包括：
中粒径是16.260μm；
平均球形度是0.872；
组成（重量百分比）：六方碳化硅(Moissanite 6H)占94.3%。
2.所述轰击的工艺参数包括：
压缩空气的压力是3bars；
轰击时间是10秒（轰击频率是35Hz，轰击位移的速度是600mm/min）；
喷嘴和所述硅基片的距离是6厘米；
轰击的角度是90度。
所述轰击后的硅基片包括：硅基片主体，硅基片主体第三表面的机械损伤层。所述第三表面对应于轰击前的第一表面。测得机械损伤层厚度，表面粗糙度及平均反射率数据如下：
所述机械损伤层厚度是：3μm~10μm；
所述表面粗糙度是：
第一组Rmax是2.51μm，Rz是2.1μm，Ra是0.261μm；
第二组Rmax是2.25μm，Rz是2.03μm，Ra是0.272μm；
第三组Rmax是2.45μm，Rz是2.21μm，Ra是0.294μm；
第四组Rmax是2.71μm，Rz是2.44μm，Ra是0.294μm；
平均反射率是27.26%。
步骤3，用酸性溶液对所述第三表面进行浸泡腐蚀。
1.腐蚀溶液的组分（体积比）
使用体积分数为65％的HNO3以及体积分数为40％的HF与去离子水配成酸腐蚀溶液
硝酸：氢氟酸：去离子水=1:1:5
2.浸泡时间：2~5分钟
3.工艺温度：常温
所述浸泡后的硅基片，包括硅基片主体，所述硅基片主体第四表面的晶格缺陷层。所述第四表面对应于浸泡前的第三表面。测得：
所述晶格缺陷层小于2μm；
所述硅基片的表面粗糙度Rz是1.7μm；
平均反射率小于25%。
现有技术的工艺步骤形成的硅基片的粗糙度参数是Rmax是1.88μm，Rz是1.71μm，Ra是0.256μm。相应的平均反射率是26.43%。
相比现有技术，使用本发明的喷丸材料进行表面处理后的硅基片的平均反射率参数与现有技术的获得的平均反射率参数提高了3.16%。而且轰击工艺流程步骤少，生产周期短。且不需要消耗化学腐蚀溶液，所以降低了太阳能电池的制造成本；同时，环境友好。需要指出的是，此时得到的硅基片，在不进行额外的化学腐蚀步骤的情况下，已经可以满足使用需求。然而，为了得到更好的效果，优选的，可以对轰击后得到的硅基片进行进一步的化学腐蚀处理。
通过化学方法处理本发明的硅基片，可以进一步降低反射率，达到比现有技术更好的效果。而且，由于用晶带法制备的片状硅基片原片的两个表面均无机械损伤层，而且在轰击处理过程中，用于轰击的碳化硅颗粒的粒径较小，仅在所述硅基片第一表面形成厚度较小的机械损伤层，第二表面也实质无机械损伤层，所以不需要使用浓硫酸浸泡腐蚀，只需要使用硝酸和氢氟酸，与去离子水（或者醋酸）配合形成一定酸性溶液浸泡腐蚀。因为现有技术的方法中，浓硫酸在处理过程中会反应生成水后改变酸性溶液的浓度，所以处理到大约1.6万片硅基片后必须更换溶液，但是本发明的化学处理中的酸性溶液可以连续处理约30万片以上的硅基片。而且，可以将腐蚀和清洁步骤合为一个步骤，减少工艺流程时间。所以，本发明的方法达到降低工艺成本的效果，同时，友好环境。
实施例2
本发明提供一种硅基片的制备方法喷丸材料，其适用于对硅基片进行表面处理。所述喷丸材料包括碳化硅颗粒。所述喷丸材料可以以如下方法对所述硅基片进行表面处理。该方法包括，
步骤1，提供一硅基片原片。所述硅基片原片是由晶带法制备的，具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面，所述第一表面与所述第二表面实质无机械损伤层，其他物理参数包括：
厚度是170μm；
表面反射率是37.59%。
步骤2，在压缩空气的作用下，用碳化硅颗粒对所述硅基片原片的第一表面进行轰击。
1.所述喷丸材料中包含的碳化硅颗粒的物理参数包括：
中粒径是16.260μm；
平均球形度是0.872；
组成（重量百分比）：六方碳化硅(Moissanite 6H)占94.3%。
2.所述轰击的工艺参数包括：
压缩空气的压力是3bars；
轰击时间是12秒（轰击频率是20Hz，轰击位移的速度是400mm/min）；
喷嘴和所述硅基片的距离是6厘米；
轰击的角度是90度。
所述轰击后的硅基片包括：硅基片主体，硅基片主体第三表面的机械损伤层。所述第三表面对应于轰击前的第一表面。测得机械损伤层厚度，表面粗糙度及平均反射率数据如下：
所述机械损伤层厚度是：3μm~10μm；
所述表面粗糙度是：
第一组Rmax是2.39μm，Rz是2.09μm，Ra是0.296μm；
第二组Rmax是2.22μm，Rz是2.00μm，Ra是0.278μm；
第三组Rmax是2.58μm，Rz是2.31μm，Ra是0.297μm；
第四组Rmax是3.08μm，Rz是2.49μm，Ra是0.300μm；
平均反射率是28.17%。
步骤3，用酸性溶液对所述第三表面进行浸泡腐蚀。
1.腐蚀溶液的组分（体积比）
使用体积分数为65％的HNO3以及体积分数为40％的HF与去离子水配成酸腐蚀溶液
硝酸：氢氟酸：去离子水=1:1:5
2.浸泡时间：2~5分钟
3.工艺温度：常温
所述浸泡后的硅基片，包括硅基片主体，所述硅基片主体第四表面的晶格缺陷层。所述第四表面对应于浸泡前的第三表面。测得：
所述晶格缺陷层小于2μm；
所述硅基片的表面粗糙度Rz是1.7μm；
平均反射率小于25%。
现有技术的工艺步骤形成的硅基片的粗糙度参数是Rmax是1.88μm，Rz是1.71μm，Ra是0.256μm。相应的平均反射率是26.43%。
相比现有技术，使用本发明的喷丸材料进行表面处理后的硅基片的平均反射率参数与现有技术的获得的平均反射率参数提高了6.58%。而且轰击工艺流程步骤少，生产周期短。且不需要消耗化学腐蚀溶液，所以降低了太阳能电池的制造成本；同时，环境友好。需要指出的是，此时得到的硅基片，在不进行额外的化学腐蚀步骤的情况下，已经可以满足使用需求。然而，为了得到更好的效果，优选的，可以对轰击后得到的硅基片进行进一步的化学腐蚀处理。
通过化学方法处理本发明的硅基片，可以进一步降低反射率，达到比现有技术更好的效果。而且，由于用晶带法制备的片状硅基片原片的两个表面均无机械损伤层，而且在轰击处理过程中，用于轰击的碳化硅颗粒的粒径较小，仅在所述硅基片第一表面形成厚度较小的机械损伤层，第二表面也实质无机械损伤层，所以不需要使用浓硫酸浸泡腐蚀，只需要使用硝酸和氢氟酸，与去离子水（或者醋酸）配合形成一定酸性溶液浸泡腐蚀。因为现有技术的方法中，浓硫酸在处理过程中会反应生成水后改变酸性溶液的浓度，所以处理到大约1.6万片硅基片后必须更换溶液，但是本发明的化学处理中的酸性溶液可以连续处理约30万片以上的硅基片。而且，可以将腐蚀和清洁步骤合为一个步骤，减少工艺流程时间。所以，本发明的方法达到降低工艺成本的效果，同时，友好环境。
实施例3
本发明提供一种硅基片的制备方法喷丸材料，其适用于对硅基片进行表面处理。所述喷丸材料包括碳化硅颗粒。所述喷丸材料可以以如下方法对所述硅基片进行表面处理。该方法包括，
步骤1，提供一硅基片原片。所述硅基片原片是由晶带法制备的，具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面，所述第一表面与所述第二表面实质无机械损伤层，其他物理参数包括：
厚度是170μm；
表面反射率是37.59%。
步骤2，在压缩空气的作用下，用碳化硅颗粒对所述硅基片原片的第一表面进行轰击。
1.所述喷丸材料中包含的碳化硅颗粒的物理参数包括：
中粒径是14.650μm；
平均球形度是0.875；
组成（重量百分比）：六方碳化硅(Moissanite 6H)占94.3%。
2.所述轰击的工艺参数包括：
压缩空气的压力是3.5bars；
轰击时间是12秒（轰击频率是45Hz，轰击位移的速度是400mm/min）；
喷嘴和所述硅基片的距离是6厘米；
轰击的角度是90度。
所述轰击后的硅基片包括：硅基片主体，硅基片主体第三表面的机械损伤层。所述第三表面对应于轰击前的第一表面。测得机械损伤层厚度，表面粗糙度及平均反射率数据如下：
所述机械损伤层厚度是：3μm~10μm；
所述表面粗糙度是：
第一组Rmax是0.89μm，Rz是0.80μm，Ra是0.107μm；
第二组Rmax是1.26μm，Rz是1.03μm，Ra是0.121μm；
平均反射率是27.98%；
步骤3，用酸性溶液对所述第三表面进行浸泡腐蚀。
1.腐蚀溶液的组分（体积比）
使用体积分数为65％的HNO3以及体积分数为40％的HF与去离子水配成酸腐蚀溶液
硝酸：氢氟酸：去离子水=1:1:5
2.浸泡时间：2~5分钟
3.工艺温度：常温
所述浸泡后的硅基片，包括硅基片主体，所述硅基片主体第四表面的晶格缺陷层。所述第四表面对应于浸泡前的第三表面。测得：
所述晶格缺陷层小于2μm；
所述硅基片的表面粗糙度Rz是1.7μm；
平均反射率小于25%。
现有技术的工艺步骤形成的硅基片的粗糙度参数是Rmax是1.88μm，Rz是1.71μm，Ra是0.256μm。相应的平均反射率是26.43%。
相比现有技术，使用本发明的喷丸材料进行表面处理后的硅基片的平均反射率参数与现有技术的获得的平均反射率参数提高了5.19%。而且轰击工艺流程步骤少，生产周期短。且不需要消耗化学腐蚀溶液，所以降低了太阳能电池的制造成本；同时，环境友好。需要指出的是，此时得到的硅基片，在不进行额外的化学腐蚀步骤的情况下，已经可以满足使用需求。然而，为了得到更好的效果，优选的，可以对轰击后得到的硅基片进行进一步的化学腐蚀处理。
通过化学方法本发明的硅基片，可以进一步降低反射率，达到比现有技术更好的效果。而且，由于用晶带法制备的片状硅基片原片的两个表面均无机械损伤层，而且在轰击处理过程中，用于轰击的碳化硅颗粒的粒径较小，仅在所述硅基片第一表面形成厚度较小的机械损伤层，第二表面也实质无机械损伤层，所以不需要使用浓硫酸浸泡腐蚀，只需要使用硝酸和氢氟酸，与去离子水（或者醋酸）配合形成一定酸性溶液浸泡腐蚀。因为现有技术的方法中，浓硫酸在处理过程中会反应生成水后改变酸性溶液的浓度，所以处理到1.6大约万片硅基片后必须更换溶液，但是本发明的化学处理中的酸性溶液可以连续处理约30万片以上的硅基片。而且，可以将腐蚀和清洁步骤合为一个步骤，减少工艺流程时间。所以，本发明的方法达到降低工艺成本的效果，同时，友好环境。
实施例4
本发明提供一种喷丸材料，其适用于对硅基片进行表面处理。所述喷丸材料包括碳化硅颗粒。所述喷丸材料可以以如下方法对所述硅基片进行表面处理。该方法，包括，
步骤1，提供一硅基片原片。所述硅基片原片是由晶带法制备的，具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面，所述第一表面与所述第二表面实质无机械损伤层，其他物理参数包括：
厚度是170μm；
表面反射率是37.59%。
步骤2，在压缩空气的作用下，用碳化硅颗粒对所述硅基片原片的第一表面进行轰击。
1.所述喷丸材料中包含的碳化硅颗粒的物理参数包括：
中粒径是14.650μm；
平均球形度是0.875；
组成（重量百分比）：六方碳化硅(Moissanite 6H)占94.3%。
2.所述轰击的工艺参数包括：
压缩空气的压力是3.5bars；
轰击时间是10秒（轰击频率是45Hz，轰击位移的速度是600mm/min）；
喷嘴和所述硅基片的距离是6厘米；
轰击的角度是90度。
所述轰击后的硅基片包括：硅基片主体，硅基片主体第三表面的机械损伤层。所述第三表面对应于轰击前的第一表面。测得机械损伤层厚度，表面粗糙度及平均反射率数据如下：
所述机械损伤层厚度是：3μm~10μm；
所述表面粗糙度是：
第一组Rmax是1.18μm，Rz是0.97μm，Ra是0.092μm；
第二组Rmax是1.10μm，Rz是0.91μm，Ra是0.099μm；
平均反射率是29.37%。
步骤3，用酸性溶液对所述第三表面进行浸泡腐蚀。
1.腐蚀溶液的组分（体积比）
使用体积分数为65％的HNO3以及体积分数为40％的HF与去离子水配成酸腐蚀溶液
硝酸：氢氟酸：去离子水=1:1:5
2.浸泡时间：2~5分钟
3.工艺温度：常温
所述浸泡后的硅基片，包括硅基片主体，所述硅基片主体第四表面的晶格缺陷层。所述第四表面对应于浸泡前的第三表面。测得：
所述晶格缺陷层小于2μm；
所述硅基片的表面粗糙度Rz是1.7μm；
平均反射率小于25%。
现有技术的工艺步骤形成的硅基片的粗糙度参数是Rmax是1.88μm，Rz是1.71μm，Ra是0.256μm。相应的平均反射率是26.43%。
相比现有技术，使用本发明的喷丸材料进行表面处理后的硅基片的平均反射率参数与现有技术的获得的平均反射率参数提高了5.19%。而且轰击工艺流程步骤少，生产周期短。且不需要消耗化学腐蚀溶液，所以降低了太阳能电池的制造成本；同时，环境友好。需要指出的是，此时得到的硅基片，在不进行额外的化学腐蚀步骤的情况下，已经可以满足使用需求。然而，为了得到更好的效果，优选的，可以对轰击后得到的硅基片进行进一步的化学腐蚀处理。
通过化学方法处理本发明的硅基片，可以进一步降低反射率，达到比现有技术更好的效果。而且，由于用晶带法制备的片状硅基片原片的两个表面均无机械损伤层，而且在轰击处理过程中，用于轰击的碳化硅颗粒的粒径较小，仅在所述硅基片第一表面形成厚度较小的机械损伤层，第二表面也实质无机械损伤层，所以不需要使用浓硫酸浸泡腐蚀，只需要使用硝酸和氢氟酸，与去离子水（或者醋酸）配合形成一定酸性溶液浸泡腐蚀。因为现有技术的方法中，浓硫酸在处理过程中会反应生成水后改变酸性溶液的浓度，所以处理到大约1.6万片硅基片后必须更换溶液，但是本发明的化学处理中的酸性溶液可以连续处理约30万片以上的硅基片。而且，可以将腐蚀和清洁步骤合为一个步骤，减少工艺流程时间。所以，本发明的方法达到降低工艺成本的效果，同时，友好环境。
以上公开了本发明的多个方面和实施方式，本领域的技术人员会明白本发明的其它方面和实施方式。本发明中公开的多个方面和实施方式只是用于举例说明，并非是对本发明的限定，本发明的真正保护范围和精神应当以权利要求书为准。

Claims (35)

1.一种用于硅基片表面处理的喷丸材料，包括碳化硅颗粒，其特征在于，所述碳化硅颗粒的中粒径的范围是1μm~30μm。
2.如权利要求1所述的用于硅基片表面处理的喷丸材料，其特征在于，所述碳化硅颗粒的中粒径的范围是6μm~30μm。
3.如权利要求1所述的用于硅基片表面处理的喷丸材料，其特征在于，所述碳化硅颗粒的中粒径的范围是10μm~20μm。
4.如权利要求1所述的用于硅基片表面处理的喷丸材料，其特征在于，所述碳化硅颗粒的中粒径的范围是6μm~10μm。
5.如权利要求1所述的用于硅基片表面处理的喷丸材料，其特征在于，所述碳化硅颗粒的平均球形度的范围是0.80~0.94。
6.如权利要求1所述的用于硅基片表面处理的喷丸材料，其特征在于，所述碳化硅颗粒的平均球形度的范围是0.80~0.92。
7.如权利要求1所述的用于硅基片表面处理的喷丸材料，其特征在于，所述碳化硅颗粒中包括六方碳化硅颗粒。
8.如权利要求7所述的用于硅基片表面处理的喷丸材料，其特征在于，所述六方碳化硅颗粒占所述碳化硅颗粒重量百分比的70%~100%。
9.一种使用如权利要求1至8之任一所述的喷丸材料的硅基片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一硅基片原片，所述硅基片原片具有一第一表面和一与第一表面相对的第二表面；
以碳化硅颗粒对所述第一表面进行轰击，形成一机械损伤层，所述机械损伤层具有一第三表面。
10.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述硅基片原片的厚度的范围是120μm~200μm。
11.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述硅基片原片的厚度的范围是160μm~190μm。
12.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，进一步包括，以化学方法对所述第三表面进行处理，从而部分去除所述机械损伤层，进而得到所述硅基片。
13.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述机械损伤层的厚度的范围是3μm~10μm。
14.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述机械损伤层的厚度的范围是4μm~8μm。
15.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述机械损伤层从外至内依次包括颗粒镶嵌层、机械层、应力层、晶格缺陷层，其中颗粒镶嵌层分布在硅基片的最外表面。
16.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述第三表面的反射率的范围是25%~30%。
17.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述第三表面的微观不平度十点高度的范围是2μm~4μm。
18.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述第三表面的微观不平度十点高度的范围是2μm~2.5μm。
19.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，进一步包括：以化学方法对所述第三表面进行处理，从而实质上全部去除所述机械损伤层中的颗粒镶嵌层、机械层、应力层，并部分去除所述机械损伤层中的晶格缺陷层。
20.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，以化学方法对所述第三表面进行处理，以部分去除所述机械损伤层，其中剩余的机械损伤层的厚度小于2μm。
21.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述硅基片用于硅太阳能组件，所述硅太阳能组件具有一吸光表面；
所述制备方法进一步包括：
以化学方法处理所述第三表面，以部分去除机械损伤层，进而获得所述硅基片，所述硅基片有一相应于所述吸光表面的第四表面；
所述第四表面的反射率低于所述第三表面的反射率。
22.如权利要求19至21之任一所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述化学方法包括，用酸性溶液对所述第三表面进行侵蚀。
23.如权利要求22所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液是硝酸和氢氟酸与去离子水的混合溶液，或者硝酸和氢氟酸与醋酸的混合溶液。
24.如权利要求23所述的硅基片的制备方法，其特征在于，酸性溶液的体积浓度为：硝酸和氢氟酸5%~20％，去离子水95%~80%，其中所述氢氟酸和硝酸的体积比是1～15。
25.如权利要求23所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液的体积浓度为：硝酸和氢氟酸5%~20%，醋酸95%~80%，其中所述氢氟酸和硝酸的体积比是1～15。
26.如权利要求22所述的硅基片的制备方法，其特征在于，经所述化学方法处理后所述第四表面的微观不平度十点高度的数值较经所述轰击处理后所述第三表面的微观不平度十点高度的数值高。
27.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述硅原片的第一表面的反射率是30%~40%。
28.如权利要求27所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述第三表面的反射率为25%~30%。
29.如权利要求28所述的硅基片的制备方法，其特征在于，进一步包括：
以化学方法对第三表面进行处理，以去除部分机械损伤层，进而获得所述硅基片，所述硅基片具有一第四表面，所述第四表面的反射率低于所述第三表面的反射率。
30.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述机械损伤层的厚度范围是3μm~10μm。
31.如权利要求30所述的硅基片的制备方法，其特征在于，进一步包括：以化学方法对所述第三表面进行处理，部分去除机械损伤层，进而获得所述硅基片；所述硅基片上剩余的机械损伤层的厚度小于2.5μm。
32.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述第一表面的微观不平度十点高度小于0.5μm。
33.如权利要求32所述的硅基片的制备方法，其特征在于，所述第三表面的微观不平度十点高度范围是2μm~4μm。
34.如权利要求33所述的硅基片的制备方法，其特征在于，进一步包括：
以化学方法对所述第三表面进行化学处理，以获得所述硅基片；
所述硅基片有一第四表面，所述第四表面的微观不平度十点高度大于所述第三表面的微观不平度十点高度。
35.如权利要求9所述的硅基片的制备方法，其特征在于，进一步包括：
以化学方法处理所述第三表面，以部分去除机械损伤层，进而获得所述硅基片；所述硅基片有一第四表面；
所述化学方法包括，用酸性溶液对所述第三表面进行侵蚀，所述酸性溶液是硝酸和氢氟酸与去离子水的混合溶液，或者硝酸和氢氟酸与醋酸的混合溶液。
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