CN108193281B - 多晶黑硅制绒工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶黑硅制绒工艺，包括如下步骤：1）采用抛光液对多晶硅片进行抛光处理；2）采用挖孔处理液对抛光处理后的硅片进行挖孔处理，在硅片表面制备出纳米孔洞；3）对挖孔处理后的硅片进行脱银处理，脱除硅片上的银颗粒；4）采用扩孔处理液对脱银处理后的硅片进行扩孔处理，在硅片表面制备出微纳孔洞。本发明多晶黑硅制绒工艺，通过对抛光处理、挖孔处理、扩孔处理这三个关键步骤的控制，使整个黑硅制绒过程可控，可制得外观良好、高效率的多晶黑硅，制得的多晶黑硅外观模糊、孔洞均匀。
Description
技术领域
本发明涉及多晶黑硅制绒工艺。
背景技术
金刚线切割多晶硅片由于切割成本较砂浆片低0.3～0.7元，因而市场上急迫想将砂浆多晶片切换为金刚线多晶片。但是，金刚线多晶硅片的制绒是个大难题。由于金刚线多晶硅片切割的损伤层较浅，线痕区和非线痕区差异大，采用常规酸制绒后硅片表面反光和线痕严重，出绒率低，并且反射率较高，因而制成电池片后效率较低，外观也无法通过。
目前可以解决的方法有添加剂制绒、金属离子诱导黑硅制绒、RIE黑硅制绒、机械表面处理等。其中，金属离子诱导黑硅制绒由于具有优异的性能和较低的成本而受到大力推广。但是金属离子诱导黑硅制绒工艺复杂，如果控制不好得不到外观佳、效率高的硅片。所以需要有效的辅助剂和工艺来控制过程，以获得外观佳同时性能优异的黑硅电池片。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多晶黑硅制绒工艺，通过对抛光处理、挖孔处理、扩孔处理这三个关键步骤的控制，使整个黑硅制绒过程可控，可制得外观良好、高效率的多晶黑硅，制得的多晶黑硅外观模糊、孔洞均匀。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种多晶黑硅制绒工艺，包括如下步骤：
1）采用抛光液对多晶硅片进行抛光处理；
所述抛光液由5%～15%氢氧化钾或氢氧化钠、0.3%～0.8%抛光辅助剂和余量的去离子水组成；
所述抛光辅助剂由1.0%～3.0%苯甲酸钠、1.0%～2.0%乙酸钠、0.5%～2.0%丙三醇、0.2%～1.0%聚乙二醇、5.0%～10.0%硅酸钠和余量的去离子水组成；
2）采用挖孔处理液对抛光处理后的硅片进行挖孔处理，在硅片表面制备出纳米孔洞；
所述挖孔处理液由0.2%～0.5%双氧水、2%～5%氢氟酸、0.4%～1.2%挖孔辅助剂和余量的去离子水组成；
所述挖孔辅助剂由0.5%～3.0%柠檬酸、0.5%～3.0%丁二醇、0.05%～0.2%硝酸银、0.15%～0.8%羟乙基纤维素、1.5%～5.0%酒石酸、0.5%～1.0%聚乙二醇、0.2%～1.0%硅烷偶联剂、0.8%～1.0%三乙醇胺、0.4%～0.8%聚天冬氨酸、0.5%～2.0%聚乙烯醇、0.5%～1.5%月桂醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；
3）对挖孔处理后的硅片进行脱银处理，脱除硅片上的银颗粒；
4）采用扩孔处理液对脱银处理后的硅片进行扩孔处理，在硅片表面制备出微纳孔洞；
所述扩孔处理液由10%～15%氢氟酸、30%～45%硝酸和余量的去离子水组成；
其中，各百分比为体积百分比。
优选的，步骤1）中，抛光处理的温度为70～80℃，时间为200～250s。
优选的，步骤2）中，挖孔处理的温度为30～40℃，时间为180～250s。
优选的，步骤4）中，扩孔处理的温度为10～20℃，时间为60～120s。
优选的，所述抛光液由8%～12%氢氧化钾或氢氧化钠、0.4%～0.7%抛光辅助剂和余量的去离子水组成；
所述抛光辅助剂由1.5%～2.0%苯甲酸钠、1.5%～2.0%乙酸钠、1.0%～2.0%丙三醇、0.5%～0.8%聚乙二醇、5.0%～8.0%硅酸钠和余量的去离子水组成；
其中，各百分比为体积百分比。
优选的，所述挖孔处理液由0.2%～0.4%双氧水、2%～4%氢氟酸、0.5%～1.0%挖孔辅助剂和余量的去离子水组成；
所述挖孔辅助剂由1.0%～2.0%柠檬酸、1.0%～2.0%丁二醇、0.05%～0.1%硝酸银、0.2%～0.5%羟乙基纤维素、1.5%～3.0%酒石酸、0.5%～0.8%聚乙二醇、0.5%～0.8%硅烷偶联剂、0.8%～1.0%三乙醇胺、0.5%～0.8%聚天冬氨酸、0.5%～1.0%聚乙烯醇、0.5%～1.0%月桂醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；
其中，各百分比为体积百分比。
优选的，所述扩孔处理液由10%～12%氢氟酸、30%～40%硝酸和余量的去离子水组成；其中，各百分比为体积百分比。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种多晶黑硅制绒工艺，通过对抛光处理、挖孔处理、扩孔处理这三个关键步骤的控制，使整个黑硅制绒过程可控，可制得外观良好、高效率的多晶黑硅，制得的多晶黑硅外观模糊、孔洞均匀。
本发明多晶黑硅制绒工艺，先采用碱抛光使多晶硅片获得同一晶向的绒面；再采用金属辅助湿法化学刻蚀进行挖孔，将金刚线切割多晶硅片制备成带纳米孔洞的多晶黑硅；最后对上述带纳米孔洞的多晶黑硅进行扩孔处理。
本发明在抛光处理中加入抛光辅助剂，可以在去除损伤层的同时，使硅片抛光后获得同一晶向的晶面，这样有助于挖孔处理时，各纳米孔洞的腐蚀保持同一方向。
本发明在挖孔处理中加入挖孔辅助剂，可以控制挖孔处理的速度和纳米孔洞结构的均匀性，使各纳米孔洞的直径和深度保持一致，获得均一的纳米孔洞结构。
基于上述抛光辅助剂和挖孔辅助剂的效果，扩孔处理时，各个晶面的扩孔方向和速度才会趋于一致，进而获得晶花模糊的外观。
附图说明
图1是多晶黑硅制绒后的外观照片；
图2是多晶黑硅制绒后的硅片场发射电子扫描显微镜图。
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
一种多晶黑硅制绒工艺，包括如下步骤：
1）采用抛光液对多晶硅片进行抛光处理；
所述抛光液由5%～15%氢氧化钾或氢氧化钠、0.3%～0.8%抛光辅助剂和余量的去离子水组成；
所述抛光辅助剂由1.0%～3.0%苯甲酸钠、1.0%～2.0%乙酸钠、0.5%～2.0%丙三醇、0.2%～1.0%聚乙二醇、5.0%～10.0%硅酸钠和余量的去离子水组成；
抛光处理的温度为70～80℃，时间为200～250s；
2）采用挖孔处理液对抛光处理后的硅片进行挖孔处理，在硅片表面制备出纳米孔洞；
所述挖孔处理液由0.2%～0.5%双氧水、2%～5%氢氟酸、0.4%～1.2%挖孔辅助剂和余量的去离子水组成；
所述挖孔辅助剂由0.5%～3.0%柠檬酸、0.5%～3.0%丁二醇、0.05%～0.2%硝酸银、0.15%～0.8%羟乙基纤维素、1.5%～5.0%酒石酸、0.5%～1.0%聚乙二醇、0.2%～1.0%硅烷偶联剂、0.8%～1.0%三乙醇胺、0.4%～0.8%聚天冬氨酸、0.5%～2.0%聚乙烯醇、0.5%～1.5%月桂醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；
挖孔处理的温度为30～40℃，时间为180～250s；
3）对挖孔处理后的硅片进行脱银处理，脱除硅片上的银颗粒；
4）采用扩孔处理液对脱银处理后的硅片进行扩孔处理，在硅片表面制备出微纳孔洞；
所述扩孔处理液由10%～15%氢氟酸、30%～45%硝酸和余量的去离子水组成；
扩孔处理的温度为10～20℃，时间为60～120s；
其中，各百分比为体积百分比。
实施例2
在实施例1的基础上，区别在于：
所述抛光液由8%～12%氢氧化钾或氢氧化钠、0.4%～0.7%抛光辅助剂和余量的去离子水组成；
所述抛光辅助剂由1.5%～2.0%苯甲酸钠、1.5%～2.0%乙酸钠、1.0%～2.0%丙三醇、0.5%～0.8%聚乙二醇、5.0%～8.0%硅酸钠和余量的去离子水组成；
其中，各百分比为体积百分比。
实施例3
在实施例1的基础上，区别在于：
所述挖孔处理液由0.2%～0.4%双氧水、2%～4%氢氟酸、0.5%～1.0%挖孔辅助剂和余量的去离子水组成；
所述挖孔辅助剂由1.0%～2.0%柠檬酸、1.0%～2.0%丁二醇、0.05%～0.1%硝酸银、0.2%～0.5%羟乙基纤维素、1.5%～3.0%酒石酸、0.5%～0.8%聚乙二醇、0.5%～0.8%硅烷偶联剂、0.8%～1.0%三乙醇胺、0.5%～0.8%聚天冬氨酸、0.5%～1.0%聚乙烯醇、0.5%～1.0%月桂醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；
其中，各百分比为体积百分比。
实施例4
在实施例1的基础上，区别在于：
所述扩孔处理液由10%～12%氢氟酸、30%～40%硝酸和余量的去离子水组成；其中，各百分比为体积百分比。
本发明多晶黑硅制绒后的外观照片如图1所示，多晶黑硅制绒后的硅片场发射电子扫描显微镜图如图2所示，从图1、图2中可知，制得的多晶黑硅外观模糊、孔洞均匀。
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 (4)
1.多晶黑硅制绒工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）采用抛光液对多晶硅片进行抛光处理；
所述抛光液由5%～15%氢氧化钾或氢氧化钠、0.3%～0.8%抛光辅助剂和余量的去离子水组成；
所述抛光辅助剂由1.0%～3.0%苯甲酸钠、1.0%～2.0%乙酸钠、0.5%～2.0%丙三醇、0.2%～1.0%聚乙二醇、5.0%～10.0%硅酸钠和余量的去离子水组成；
抛光处理的温度为70～80℃，时间为200～250s；
2）采用挖孔处理液对抛光处理后的硅片进行挖孔处理，在硅片表面制备出纳米孔洞；
所述挖孔处理液由0.2%～0.5%双氧水、2%～5%氢氟酸、0.4%～1.2%挖孔辅助剂和余量的去离子水组成；
所述挖孔辅助剂由0.5%～3.0%柠檬酸、0.5%～3.0%丁二醇、0.05%～0.2%硝酸银、0.15%～0.8%羟乙基纤维素、1.5%～5.0%酒石酸、0.5%～1.0%聚乙二醇、0.2%～1.0%硅烷偶联剂、0.8%～1.0%三乙醇胺、0.4%～0.8%聚天冬氨酸、0.5%～2.0%聚乙烯醇、0.5%～1.5%月桂醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；
挖孔处理的温度为30～40℃，时间为180～250s；
3）对挖孔处理后的硅片进行脱银处理，脱除硅片上的银颗粒；
4）采用扩孔处理液对脱银处理后的硅片进行扩孔处理，在硅片表面制备出微纳孔洞；
所述扩孔处理液由10%～15%氢氟酸、30%～45%硝酸和余量的去离子水组成；
扩孔处理的温度为10～20℃，时间为60～120s；
其中，各百分比为体积百分比。
2.根据权利要求1所述的多晶黑硅制绒工艺，其特征在于，所述抛光液由8%～12%氢氧化钾或氢氧化钠、0.4%～0.7%抛光辅助剂和余量的去离子水组成；
所述抛光辅助剂由1.5%～2.0%苯甲酸钠、1.5%～2.0%乙酸钠、1.0%～2.0%丙三醇、0.5%～0.8%聚乙二醇、5.0%～8.0%硅酸钠和余量的去离子水组成；
其中，各百分比为体积百分比。
3.根据权利要求2所述的多晶黑硅制绒工艺，其特征在于，所述挖孔处理液由0.2%～0.4%双氧水、2%～4%氢氟酸、0.5%～1.0%挖孔辅助剂和余量的去离子水组成；
所述挖孔辅助剂由1.0%～2.0%柠檬酸、1.0%～2.0%丁二醇、0.05%～0.1%硝酸银、0.2%～0.5%羟乙基纤维素、1.5%～3.0%酒石酸、0.5%～0.8%聚乙二醇、0.5%～0.8%硅烷偶联剂、0.8%～1.0%三乙醇胺、0.5%～0.8%聚天冬氨酸、0.5%～1.0%聚乙烯醇、0.5%～1.0%月桂醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；
其中，各百分比为体积百分比。
4.根据权利要求3所述的多晶黑硅制绒工艺，其特征在于，所述扩孔处理液由10%～12%氢氟酸、30%～40%硝酸和余量的去离子水组成；其中，各百分比为体积百分比。
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