CN105385359B - 晶体硅酸性抛光液的添加剂及其应用 - Google Patents

晶体硅酸性抛光液的添加剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种晶体硅酸性抛光液的添加剂及其应用，该添加剂由2～5质量份酒石酸、0.5～2.0质量份聚乙烯醇、1～3质量份硫酸钠和100质量份水组成。在对硅片进行表面抛光时，将本发明的添加剂加入到酸性溶液中，可达到优异的抛光效果，且可在低酸浓度下实现抛光。

Description

晶体硅酸性抛光液的添加剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种晶体硅酸性抛光液的添加剂及其应用。
背景技术
在晶体硅太阳电池的制作工艺中，对硅片进行背面抛光具有以下优势：1.光学增益，使太阳光中的红外光反射回去，从而使电池片吸收更多的光，从而使电池片的短路电流提高；2.背场均匀，从而提高电池片的开路电压；3.背接触改善，能使硅片背面和铝浆的接触改善，达到良好的欧姆接触；4.显著的钝化效果，与背面钝化结合起来可显著提高电池片的效率。
目前硅片背面抛光所用的抛光方法主要有如下三种：第一种为无机碱抛光，虽然成本低，抛光效果也不错，但是需要对硅片正面做氮化硅掩膜，增加了PECVD镀膜工序，大大降低了产线的产能。第二种为四甲基氢氧化铵溶液抛光，利用这种方法抛光，可以利用正面磷硅玻璃的保护保证p-n结不被破坏，而背面抛光效果比较好，但是在抛光过程中，四甲基氢氧化铵的消耗成本非常高，并且有很强的毒性，对生产操作环境不利。第三种为硝酸、氢氟酸和硫酸抛光，此方法成本较低，同时抛光效果较佳。但是，目前产线所使用的是高浓度的酸来抛光，一方面高浓度的酸雾会在一定程度上腐蚀正面的PN结，而且有一定概率的硅片会翻边，因此良率普遍不高；而另一方面，高浓度的酸不仅造成制造成本增加，同时使工厂的废水处理成本增高，对环境也有一定的影响。因此，如果能开发一种新的酸抛光添加剂，可以直接应用于现有链式设备上实现硅片背面抛光，既能改善硅片抛光效果，提升电池效率，又可以降低酸液浓度，减少酸液翻边，提高电池成品率，这将为降低电池成本做出重要贡献，这也是电池厂商一直以来期待的结果，对环境保护也有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶体硅酸性抛光液的添加剂及其应用，在对硅片进行表面抛光时，将本发明的添加剂加入到酸性溶液中，可达到优异的抛光效果，且可在低酸浓度下实现抛光。
为实现上述目的，本发明提供一种晶体硅酸性抛光液的添加剂，由2～5质量份酒石酸、0.5～2.0质量份聚乙烯醇、1～3质量份硫酸钠和100质量份水组成。
优选的，所述的晶体硅酸性抛光液的添加剂，由2～3质量份酒石酸、0.5～1质量份聚乙烯醇、1～2质量份硫酸钠和100质量份水组成。
优选的，所述水为去离子水。
本发明还提供一种晶体硅酸性抛光液，通过如下步骤配制：
1）将酸组分溶于去离子水中，配制酸性溶液；所述酸组分包括氢氟酸、硝酸；所述酸性溶液中酸组分总的质量百分含量为22～55%；
2）将上述的添加剂加入上述步骤1）中的酸性溶液中，得到晶体硅酸性抛光液；其中，添加剂与酸性溶液的质量比为0.2～5:100。
优选的，所述酸性溶液中酸组分总的质量百分含量为27.5～45%；所述添加剂与酸性溶液的质量比为1～3:100。
优选的，所述酸组分中氢氟酸的质量百分含量为10～25%，硝酸的质量百分含量为75～90%。
优选的，所述酸组分还包括硫酸；所述酸组分中氢氟酸的质量百分含量为2～5%，硝酸的质量百分含量为34～66%，硫酸的质量百分含量为29～64%。
本发明还提供一种晶体硅抛光方法，将单晶或多晶硅片浸入到上述的抛光液中进行抛光，温度控制在6～15℃，时间控制在30s～3min。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种晶体硅酸性抛光液的添加剂及其应用，在对硅片进行表面抛光时，将本发明的添加剂加入到酸性溶液中，可达到优异的抛光效果，且可在低酸浓度下实现抛光。
采用本发明添加剂后，能使抛光反应速度加快，并可在低酸浓度下实现抛光，节约酸用量20～50%。此外，抛光后能获得均匀平整的绒面，与背钝化工艺结合可显著提升电池效率。本发明添加剂应用范围广，既能应用于单晶硅片的抛光，亦能应用于多晶硅片的抛光，抛光后硅片的反射率可达30～40%。本发明添加剂与现有湿刻设备兼容，抛光克重小，对于156*156mm的硅片，抛光克重约为0.2～0.4g，环境友好，不产生沾污。
附图说明
图1是实施例1得到的硅片表面抛光面的显微镜照片；
图2是实施例1得到的硅片表面抛光面的反射光谱；
图3是实施例2得到的硅片表面抛光面的显微镜照片；
图4是实施例2得到的硅片表面抛光面的反射光谱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，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。
本发明具体实施的技术方案是：
实施例1
通过如下步骤对晶体硅抛光：1）配制晶体硅酸抛光液的添加剂：以100g去离子水为溶剂，将2g酒石酸、0.5g聚乙烯醇和1g硫酸钠溶解于去离子水中，制得添加剂；2）配制酸性溶液：将50g氢氟酸、400g硝酸溶解于去离子水中，得到1000g酸性溶液；3）配制晶体硅酸性抛光液：在1000g酸性溶液中加入10g添加剂；4）将单晶硅片浸入抛光液中进行表面抛光，抛光温度为10℃，抛光时间为2min。
图1给出了实施例1得到的单晶硅片表面抛光面的显微镜照片，从图1中可以看到硅片表面形成了均匀平滑、平整度高的抛光面结构。图2给出了实施例1抛光后硅片表面抛光面的反射光谱，从图2中可以看到，实施例1得到的硅片表面抛光面的反射率较高，300-1100nm波长范围内的积分反射率高于35%。
实施例2
通过如下步骤对晶体硅抛光：1）配制晶体硅酸抛光液的添加剂：以100g去离子水为溶剂，将3g酒石酸、1g聚乙烯醇和2g硫酸钠溶解于去离子水中，制得添加剂；2）配制酸性溶液：将27.5g氢氟酸、330g硝酸、192.5g硫酸溶解于去离子水中，得到1000g酸性溶液；3）配制晶体硅酸性抛光液：在1000g酸性溶液中加入50g添加剂；4）将多晶硅片浸入抛光液中进行表面抛光，抛光温度为15℃，抛光时间为45s。
图3给出了实施例2得到的多晶硅片表面抛光面的显微镜照片，从图3中可以看到硅片表面形成了均匀平滑、平整度高的抛光面结构。图4给出了实施例2抛光后硅片表面抛光面的反射光谱，从图4中可以看到，实施例2得到的硅片表面抛光面的反射率较高，300-1100nm波长范围内的积分反射率高于33%。
实施例3
通过如下步骤对晶体硅抛光：1）配制晶体硅酸抛光液的添加剂：以100g去离子水为溶剂，将5g酒石酸、2g聚乙烯醇和3g硫酸钠溶解于去离子水中，制得添加剂；2）配制酸性溶液：将55g氢氟酸、165g硝酸溶解于去离子水中，得到1000g酸性溶液；3）配制晶体硅酸性抛光液：在1000g酸性溶液中加入30g添加剂；4）将多晶硅片浸入抛光液中进行表面抛光，抛光温度为6℃，抛光时间为30s。
实施例4
通过如下步骤对晶体硅抛光：1）配制晶体硅酸抛光液的添加剂：以100g去离子水为溶剂，将2.5g酒石酸、0.8g聚乙烯醇和1.5g硫酸钠溶解于去离子水中，制得添加剂；2）配制酸性溶液：将10g氢氟酸、170g硝酸、320g硫酸溶解于去离子水中，得到1000g酸性溶液；3）配制晶体硅酸性抛光液：在1000g酸性溶液中加入2g添加剂；4）将多晶硅片浸入抛光液中进行表面抛光，抛光温度为10℃，抛光时间为3min。
实施例5
通过如下步骤对晶体硅抛光：1）配制晶体硅酸抛光液的添加剂：以100g去离子水为溶剂，将4g酒石酸、1.5g聚乙烯醇和2.5g硫酸钠溶解于去离子水中，制得添加剂；2）配制酸性溶液：将30g氢氟酸、270g硝酸溶解于去离子水中，得到1000g酸性溶液；3）配制晶体硅酸性抛光液：在1000g酸性溶液中加入20g添加剂；4）将单晶硅片浸入抛光液中进行表面抛光，抛光温度为13℃，抛光时间为1min。
实施例6
通过如下步骤对晶体硅抛光：1）配制晶体硅酸抛光液的添加剂：以100g去离子水为溶剂，将3g酒石酸、1g聚乙烯醇和2g硫酸钠溶解于去离子水中，制得添加剂；2）配制酸性溶液：将10g氢氟酸、165g硝酸、75g硫酸溶解于去离子水中，得到1000g酸性溶液；3）配制晶体硅酸性抛光液：在1000g酸性溶液中加入40g添加剂；4）将多晶硅片浸入抛光液中进行表面抛光，抛光温度为15℃，抛光时间为45s。
实施例7
通过如下步骤对晶体硅抛光：1）配制晶体硅酸抛光液的添加剂：以100g去离子水为溶剂，将3g酒石酸、1g聚乙烯醇和2g硫酸钠溶解于去离子水中，制得添加剂；2）配制酸性溶液：将11g氢氟酸、145.2g硝酸、63.8g硫酸溶解于去离子水中，得到1000g酸性溶液；3）配制晶体硅酸性抛光液：在1000g酸性溶液中加入8g添加剂；4）将单晶硅片浸入抛光液中进行表面抛光，抛光温度为10℃，抛光时间为1min。
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。

Claims (8)

1.晶体硅酸性抛光液的添加剂，其特征在于，由2～5质量份酒石酸、0.5～2.0质量份聚乙烯醇、1～3质量份硫酸钠和100质量份水组成。
2.根据权利要求1所述的晶体硅酸性抛光液的添加剂，其特征在于，由2～3质量份酒石酸、0.5～1质量份聚乙烯醇、1～2质量份硫酸钠和100质量份水组成。
3.根据权利要求1或2所述的晶体硅酸性抛光液的添加剂，其特征在于，所述水为去离子水。
4.晶体硅酸性抛光液，其特征在于，通过如下步骤配制：
1）将酸组分溶于去离子水中，配制酸性溶液；所述酸组分包括氢氟酸、硝酸；所述酸性溶液中酸组分总的质量百分含量为22～55%；
2）将权利要求1至3中任一项所述的添加剂加入上述步骤1）中的酸性溶液中，得到晶体硅酸性抛光液；其中，添加剂与酸性溶液的质量比为0.2～5:100。
5.根据权利要求4所述的晶体硅酸性抛光液，其特征在于，所述酸性溶液中酸组分总的质量百分含量为27.5～45%；所述添加剂与酸性溶液的质量比为1～3:100。
6.根据权利要求4或5所述的晶体硅酸性抛光液，其特征在于，所述酸组分中氢氟酸的质量百分含量为10～25%，硝酸的质量百分含量为75～90%。
7.根据权利要求4或5所述的晶体硅酸性抛光液，其特征在于，所述酸组分还包括硫酸；所述酸组分中氢氟酸的质量百分含量为2～5%，硝酸的质量百分含量为34～66%，硫酸的质量百分含量为29～64%。
8.晶体硅抛光方法，其特征在于，将单晶或多晶硅片浸入到权利要求4至7中任一项所述的抛光液中进行抛光，温度控制在6～15℃，时间控制在30s～3min。
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