CN103199005B - 一种晶体硅片的清洗工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于晶体硅片的清洗工艺方法，包括以下步骤：1、将硅片进行酸腐蚀处理；2、将酸腐蚀后的硅片用纯水进行清洗；3、再将硅片放入温度控制在60-80℃，体积浓度在10-20%的TMAH(四甲基氢氧化铵)溶液中进行1.5-3分钟的碱腐蚀处理；4、将碱腐蚀后的硅片用纯水进行清洗；5、然后将硅片流转至体积浓度在5-15%的HF混合溶液中浸泡，对硅片表面的氧化物进行有效去除；6、将酸洗后的硅片用纯水清洗；7、将以上处理过的硅片进行干燥处理。发明提出的工艺方法既可以保留原有的背面刻蚀和去PSG功能，又增加了背面抛光功能，大大提高了硅片的光转换效率，同时降低了生产成本。

Description

一种晶体硅片的清洗工艺方法
技术领域
本发明涉及太阳能晶体硅片加工领域，尤其涉及一种应用于光伏业中晶体硅片的清洗工艺方法，该工艺方法将晶体硅片背面刻蚀、背面抛光和去PSG一体式处理。
背景技术
用于光伏产品中的硅片清洗很重要，它将直接影响光的转换效率。传统清
洗工艺方法如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、（HNO3+HF）酸溶液恒温腐蚀；
步骤2、纯水清洗；
步骤3、碱液（NaOH或KOH溶液）常温清洗
步骤4、纯水清洗；
步骤5、HF溶液清洗；
步骤6、纯水清洗；
步骤7、干燥处理。
从上述步骤中可以看出，传统清洗工艺中，步骤1利用HNO3+HF对硅片背面进行腐蚀，从而到达背面刻蚀作用，步骤5利用HF与硅片上的PSG（磷酸玻璃）反应，从而达到去除PSG（磷酸玻璃）的目的，但此工艺方法中只包括了背面刻蚀和去PSG（磷酸玻璃）清洗，如果需要较大地提高硅片背面的反射率，还需将清洗后的硅片另外进行背面抛光处理，这种方式增加了工艺流程和人力、物力成本。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种改进的晶体硅片的清洗工艺方法，该工艺方法在传统工艺中增加背面抛光功能，并且将晶体硅片背面刻蚀、背面抛光和去PSG在清洗过程中一体式处理。
本发明提出的晶体硅片的清洗工艺方法包括以下步骤：
步骤1、首先将硅片置于温度控制在8-16℃，体积浓度在5-7.5%的HF和
35-45%的HNO3的混合溶液中浸泡0.8-1.5分钟，进行酸腐蚀处理，达到对硅片背面及四周进行刻蚀的目的；
步骤2、将酸腐蚀后的硅片随即流转至10-18MΩ·cm纯水中以喷淋、浸泡
或者两种方法结合的方式进行清洗，以尽量降低酸液在硅片表面的附着为目的；
步骤3、再将硅片放入温度控制在60-80℃，体积浓度在10-20%的TMAH(四
甲基氢氧化铵)溶液中进行1.5-3分钟的碱腐蚀处理，经此工艺可将硅片背面反射率提高到40%以上，从而达到对硅片背面进行抛光目的；
步骤4、将碱腐蚀后的硅片也随即流转至10-18MΩ·cm纯水中以喷淋、浸
泡或者两种方法结合的方式进行清洗，以尽量降低碱液液在硅片表面的附着为目的；
步骤5、然后将硅片流转至体积浓度在5-15%的HF混合溶液中浸泡
0.5-1.5分钟，对硅片表面的氧化物进行有效去除，避免这些物质影响硅片的最终质量；
步骤6、将酸酸洗后的硅片随即流转至10-18MΩ·cm纯水中以喷淋、浸泡
或者两种方法结合的方式进行清洗，以尽量降低酸液和硅片表面附着物为目的；
步骤7、将以上处理过的硅片进行干燥处理，保证硅片表面无水迹，以利
于硅片进入后面的生产流程。
与现有技术相比，本发明提出的工艺方法既可以保留原有的背面刻蚀和去PSG功能，又增加了背面抛光功能，大大提高了硅片的光转换效率，同时降低了生产成本，提高了生产效率。
附图说明
图1是传统工艺方法的流程图；
图2是本发明提出的工艺方法的流程图；
图3是步骤1的示意图；
图4是步骤3中硅片部分浸没的示意图；
图5是步骤3中硅片完全浸没的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。
如图2所示，本发明提出的晶体硅片的清洗工艺方法包括以下步骤：
步骤1、首先将硅片置于温度控制在8-16℃，体积浓度在5-7.5%的HF和
35-45%的HNO3的混合溶液中浸泡0.8-1.5分钟，进行酸腐蚀处理，达到对硅片背面及四周进行刻蚀的目的。在此过程中根据溶液与硅片反应的消耗量，适时的补充一定量的HF和HNO3，以保证溶液的适当配比。
图3是步骤1的示意图。步骤1中，硅片1放在HNO3和HF混合溶液2中设置的传动辊轴3上，混合溶液的液面4的水平面高度不得超过硅片1的上表面。
步骤2、将酸腐蚀后的硅片随即流转至10-18MΩ·cm纯水中以喷淋、浸泡
或者两种方法结合的方式进行清洗，以尽量降低酸液在硅片表面的附着为目的。
步骤3、再将硅片置于温度控制在60-80℃，体积浓度在10-20%的TMAH(四甲基氢氧化铵)溶液中进行1.5-3分钟的碱腐蚀处理。
进行此过程需注意：一.如果硅片上表面PSG层5完好，可以采用部分浸没（如图4所示）或完全浸没（如图5所示）对硅片进行处理；完全浸没时液面4超过硅片1的上表面，此时，必须保留PSG层5，保护正面不被TMAH溶液腐蚀。二.如果上表面PSG层5不够完好，则只能采用局部浸没的方式。
经步骤3处理过后可将硅片背面反射率提高到40%以上，从而达到对硅片背面进行抛光目的。在此过程中根据溶液与硅片反应的消耗量，适时的补充一定量的TMAH(四甲基氢氧化铵)，以保证溶液的适当配比。
步骤4、将碱腐蚀后的硅片也随即流转至10-18MΩ·cm纯水中以喷淋、浸
泡或者两种方法结合的方式进行清洗，以尽量降低碱液液在硅片表面的附着为目的。
步骤5、然后将硅片流转至体积浓度在5-15%的HF混合溶液中浸泡0.5-1.5分钟，对硅片表面包括PSG（磷酸玻璃）和其他氧化物进行有效去除，达到去除PSG（磷酸玻璃）和避免氧化物影响硅片的最终质量。在此过程中根据溶液与硅片反应的消耗量，适时的补充一定量的HF，以保证溶液的适当配比。
步骤6、将酸酸洗后的硅片随即流转至10-18MΩ·cm纯水中以喷淋、浸泡
或者两种方法结合的方式进行清洗，以尽量降低酸液和硅片表面附着物为目的。
步骤7、将以上处理过的硅片进行干燥处理，保证硅片表面无水迹，以利于硅片进入后面的生产流程。
本发明提出的工艺方法具有如下优点：
1、仅使用本发明提出的工艺方法就可使硅片的光转换效率提升0.1%。如果在后面结合背钝化工艺，则可将单晶电池片的转换效率提升0.6-0.7%，多晶电池片的转换效率提升0.3-0.4%。
2、可以将原有的湿法刻蚀设备进行简单的改造后即可实施本发明提出的工艺方法，改造周期短，成本低，易于实现。
3、工艺功能集中，有效的将背面刻蚀、背面抛光、去PSG技术结合到一起了，减少分步实施这些工艺的人力和物力成本。

Claims (5)

1.一种晶体硅片的清洗工艺方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、首先将硅片置于温度控制在8-16℃，体积浓度在5-7.5%的HF和
35-45%的HNO3的混合溶液中浸泡0.8-1.5分钟，进行酸腐蚀处理，达到对硅片背面及四周进行刻蚀的目的；
步骤2、将酸腐蚀后的硅片随即流转至10-18MΩ·cm纯水中以喷淋、浸泡
或者两种方法结合的方式进行清洗，以尽量降低酸液在硅片表面的附着为目的；
步骤3、再将硅片放入温度控制在60-80℃，体积浓度在10-20%的TMAH(四
甲基氢氧化铵)溶液中进行1.5-3分钟的碱腐蚀处理，经此工艺可将硅片背面反射率提高到40%以上，从而达到对硅片背面进行抛光目的；
步骤4、将碱腐蚀后的硅片也随即流转至10-18MΩ·cm纯水中以喷淋、浸
泡或者两种方法结合的方式进行清洗，以尽量降低碱液液在硅片表面的附着为目的；
步骤5、然后将硅片流转至体积浓度在5-15%的HF混合溶液中浸泡
0.5-1.5分钟，对硅片表面的氧化物进行有效去除，避免这些物质影响硅片的最终质量；
步骤6、将酸酸洗后的硅片随即流转至10-18MΩ·cm纯水中以喷淋、浸泡
或者两种方法结合的方式进行清洗，以尽量降低酸液和硅片表面附着物为目的；
步骤7、将以上处理过的硅片进行干燥处理，保证硅片表面无水迹，以利
于硅片进入后面的生产流程。
2.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：步骤1中根据溶液与硅片反应的消耗量，适时的补充一定量的HF和HNO3，以保证溶液的适当配比。
3.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：步骤3中根据溶液与硅片反应的消耗量，适时的补充一定量的TMAH，以保证溶液的适当配比。
4.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：步骤3中，如果硅片上表面PSG层完好时，采用部分浸没或完全浸没对硅片进行处理；如果上表面PSG层不够完好，则只能采用局部浸没的方式对硅片进行处理。
5.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：步骤5中根据溶液与硅片反应的消耗量，适时的补充一定量的HF，以保证溶液的适当配比。
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