CN109680337A - 一种金刚线切割多晶硅的制绒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金刚线切割多晶硅的制绒方法，包括以下步骤：a)将金刚线切割多晶硅采用H2O2‑HCl混合溶液体系进行清洗，得到清洗后的金刚线切割多晶硅；b)将步骤a)得到清洗后的金刚线切割多晶硅依次进行激光刻蚀和酸制绒，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。与现有技术相比，本发明提供的制绒方法针对金刚线切割多晶硅的表面结构，首先采用特定的溶液体系进行清洗，再配合特定工艺步骤进行酸制绒；该制绒方法不使用金属离子，从而在大大降低制绒成本的同时，不会造成制绒过程中硅片的污染，使制绒后的金刚线切割多晶硅具有较低反射率，能够提高太阳能电池的电性能及转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅制绒技术领域，更具体地说，是涉及一种金刚线切割多晶硅的制绒方法。
背景技术
金刚线切割多晶硅是指将金刚线直接作用在多晶硅表面进行磨削，达到切割效果而获得的多晶硅片；其中，金刚线是利用电镀或树脂粘结的方法将金刚石磨料附着在钢线表面得到的。金刚线切割多晶硅的制备方法采用金刚线切割，具有切割速度快、精度高、材料损耗低等优点，与传统的采用砂浆线切割多晶硅的方法相比，其生产成本能够大幅降低，在光伏领域有着重要的应用前景。
在硅太阳能电池片生产过程中，制绒作为一道重要的生产工序对产品性能具有十分重要的影响，其主要目的是通过对硅片表面进行腐蚀，从而降低硅片表面的反射率。目前，金刚线切割多晶硅的制绒方法以金属催化制绒为主，催化体系包括铜离子体系，银离子体系，铜-银离子体系。但是，一方面，金属催化制绒产生的废液由于含有重金属离子，其处理成本大大增加；另一方面，制绒过程中金属离子的去除比较复杂，很容易造成硅片的污染，从而影响制绒效果，使制绒后的硅片反射率降低，进而使其电性能参数及转换效率难以达到太阳能电池的制备要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金刚线切割多晶硅的制绒方法，本发明提供的制绒方法不使用金属离子，从而在降低成本的同时，不会造成硅片污染，使制绒后的金刚线切割多晶硅具有较低反射率，能够提高太阳能电池的电性能及转换效率。
本发明提供了一种金刚线切割多晶硅的制绒方法，包括以下步骤：
a)将金刚线切割多晶硅采用H2O2-HCl混合溶液体系进行清洗，得到清洗后的金刚线切割多晶硅；
b)将步骤a)得到清洗后的金刚线切割多晶硅依次进行激光刻蚀和酸制绒，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
优选的，步骤a)中所述H2O2-HCl混合溶液体系中H2O2的质量浓度为 5％～20％，HCl的质量浓度为5％～20％。
优选的，步骤a)中所述清洗的温度为20℃～30℃，时间为60s～300s。
优选的，步骤b)中所述激光刻蚀的功率为3W～10W，刻蚀点数为 1E4～3E4。
优选的，步骤b)中所述酸制绒的过程具体为：
将激光刻蚀后的金刚线切割多晶硅采用HF-HNO3混合溶液体系进行制绒，得到酸制绒后的金刚线切割多晶硅。
优选的，所述HF-HNO3混合溶液体系中HF的质量浓度为5％～15％，HNO3的质量浓度为5％～15％。
优选的，步骤b)中所述酸制绒的温度为20℃～30℃，时间为100s～240s。
优选的，所述步骤b)还包括：
将酸制绒得到的金刚线切割多晶硅进行表面处理，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
优选的，所述表面处理的过程具体为：
将酸制绒后的金刚线切割多晶硅采用RCA标准清洗法进行清洗后，再进行慢提拉，烘干后得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
优选的，所述慢提拉的温度为50℃～70℃，提拉速度为2mm/s～20mm/s。
本发明提供了一种金刚线切割多晶硅的制绒方法，包括以下步骤：a)将金刚线切割多晶硅采用H2O2-HCl混合溶液体系进行清洗，得到清洗后的金刚线切割多晶硅；b)将步骤a)得到清洗后的金刚线切割多晶硅依次进行激光刻蚀和酸制绒，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。与现有技术相比，本发明提供的制绒方法针对金刚线切割多晶硅的表面结构，首先采用特定的溶液体系进行清洗，再配合特定工艺步骤进行酸制绒；该制绒方法不使用金属离子，从而在大大降低制绒成本的同时，不会造成制绒过程中硅片的污染，使制绒后的金刚线切割多晶硅具有较低反射率，能够提高太阳能电池的电性能及转换效率。实验结果表明，采用本发明提供的制绒方法得到的制绒后的金刚线切割多晶硅的反射率为19％～21％。
此外，本发明提供的制绒方法操作简单，能量消耗低，且无需对废液中的金属离子进行去除，成本低，对推动金刚线切割多晶硅的进一步发展和应用大有裨益。
附图说明
图1为本发明实施例1得到制绒后的金刚线切割多晶硅的表面结构的扫描电镜图；
图2为本发明实施例2得到制绒后的金刚线切割多晶硅的表面结构的扫描电镜图；
图3为本发明实施例3得到制绒后的金刚线切割多晶硅的表面结构的扫描电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种金刚线切割多晶硅的制绒方法，包括以下步骤：
a)将金刚线切割多晶硅采用H2O2-HCl混合溶液体系进行清洗，得到清洗后的金刚线切割多晶硅；
b)将步骤a)得到清洗后的金刚线切割多晶硅依次进行激光刻蚀和酸制绒，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
本发明首先将金刚线切割多晶硅采用H2O2-HCl混合溶液体系进行清洗，得到清洗后的金刚线切割多晶硅。本发明对所述金刚线切割多晶硅的种类和来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。
在本发明中，所述H2O2-HCl混合溶液体系由H2O2溶液和HCl溶液组成；所述H2O2-HCl混合溶液体系中H2O2的质量浓度优选为5％～20％，更优选为10％～15％；所述H2O2-HCl混合溶液体系中HCl的质量浓度优选为5％～20％，更优选为10％～15％。本发明对所述H2O2溶液和HCl溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。
本发明首先采用H2O2-HCl混合溶液体系对金刚线切割多晶硅进行清洗，有利于后续激光刻蚀过程的顺利进行。在本发明中，所述清洗的温度优选为 20℃～30℃，更优选为25℃；所述清洗的时间优选为60s～300s，更优选为 120s～240s。在本发明中，所述清洗的过程在上述温度下进行，能量消耗低。
得到所述清洗后的金刚线切割多晶硅后，本发明将得到清洗后的金刚线切割多晶硅依次进行激光刻蚀和酸制绒，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。本发明将得到清洗后的金刚线切割多晶硅进行激光刻蚀，得到激光刻蚀后的金刚线切割多晶硅。
在本发明中，所述激光刻蚀的功率优选为3W～10W。在本发明中，所述激光刻蚀为激光小功率刻蚀，一方面能够实现提高金刚线切割多晶硅的表面粗糙度的作用，另一方面避免激光的大功率，能量消耗低。在本发明中，所述激光刻蚀的刻蚀点数优选为1E4～3E4。
由于金刚线切割多晶硅的表面粗糙度较小，采用酸溶液难以在此类硅片上进行有效制绒；本发明通过上述激光刻蚀的过程，提高金刚线切割多晶硅的表面粗糙度，从而实现酸溶液在上述硅片上进行有效制绒的可能。本发明针对金刚线切割多晶硅的表面结构，采用上述处理方式，能够增加后续酸制绒过程中反应起始核的数目，对得到较好绒面的金刚线切割多晶硅表面结构具有重要作用。
得到所述激光刻蚀后的金刚线切割多晶硅后，本发明将得到的激光刻蚀后的金刚线切割多晶硅进行酸制绒，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。在本发明中，所述酸制绒的过程优选具体为：
将激光刻蚀后的金刚线切割多晶硅采用HF-HNO3混合溶液体系进行制绒，得到酸制绒后的金刚线切割多晶硅。在本发明中，所述HF-HNO3混合溶液体系由HF溶液和HNO3溶液组成；所述HF-HNO3混合溶液体系中HF的质量浓度优选为5％～15％，更优选为10％；；所述HF-HNO3混合溶液体系中 HNO3的质量浓度优选为5％～15％，更优选为10％。本发明对所述HF溶液和HNO3溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。
在本发明中，所述酸制绒的温度优选为20℃～30℃，更优选为25℃；所述酸制绒的时间优选为100s～240s，更优选为120s～180s。在本发明中，所述酸制绒的过程在上述温度下进行，能量消耗低。
本发明采用上述酸制绒的过程，能够形成均匀的制绒面。
完成所述酸制绒的过程后，本发明优选还包括：
将酸制绒得到的金刚线切割多晶硅进行表面处理，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。在本发明中，所述表面处理的过程优选具体为：
将酸制绒后的金刚线切割多晶硅采用RCA标准清洗法进行清洗后，再进行慢提拉，烘干后得到制绒后的金刚线切割多晶硅。本发明对所述RCA标准清洗法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的清洗液进行标准清洗即可。
本发明对所述慢提拉的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的慢提拉槽即可。在本发明中，所述慢提拉的温度优选为50℃～70℃，更优选为 60℃；所述慢提拉的提拉速度优选为2mm/s～20mm/s。
在本发明中，所述烘干的温度优选为20℃～30℃，更优选为25℃；本发明对所述烘干的时间没有特殊限制。在本发明中，所述烘干的过程在上述温度下进行，能量消耗低。
本发明提供的制绒方法针对金刚线切割多晶硅的表面结构，首先采用特定的溶液体系进行清洗，再配合特定工艺步骤进行酸制绒；该制绒方法不使用金属离子，从而在大大降低制绒成本的同时，不会造成制绒过程中硅片的污染，使制绒后的金刚线切割多晶硅具有较低反射率，能够提高太阳能电池的电性能及转换效率。
本发明提供了一种金刚线切割多晶硅的制绒方法，包括以下步骤：a)将金刚线切割多晶硅采用H2O2-HCl混合溶液体系进行清洗，得到清洗后的金刚线切割多晶硅；b)将步骤a)得到清洗后的金刚线切割多晶硅依次进行激光刻蚀和酸制绒，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。与现有技术相比，本发明提供的制绒方法针对金刚线切割多晶硅的表面结构，首先采用特定的溶液体系进行清洗，再配合特定工艺步骤进行酸制绒；该制绒方法不使用金属离子，从而在大大降低制绒成本的同时，不会造成制绒过程中硅片的污染，使制绒后的金刚线切割多晶硅具有较低反射率，能够提高太阳能电池的电性能及转换效率。实验结果表明，采用本发明提供的制绒方法得到的制绒后的金刚线切割多晶硅的反射率为19％～21％。
此外，本发明提供的制绒方法操作简单，能量消耗低，且无需对废液中的金属离子进行去除，成本低，对推动金刚线切割多晶硅的进一步发展和应用大有裨益。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的金刚线切割多晶硅为156.75mm×156.75mm、厚度为200μm规格的P型多晶硅片，其电阻率为1.8Ω·cm。
实施例1
(1)将金刚线切割多晶硅采用H2O2-HCl混合溶液体系在25℃下清洗 180s，H2O2-HCl混合溶液体系中H2O2的质量浓度为15％，HCl的质量浓度为 10％，得到清洗后的金刚线切割多晶硅。
(2)将步骤(1)得到的清洗后的金刚线切割多晶硅在3W的小功率下进行激光刻蚀，刻蚀点数为1E4，得到激光刻蚀后的金刚线切割多晶硅；再采用 HF-HNO3混合溶液体系在25℃下进行制绒150s，得到酸制绒后的金刚线切割多晶硅。
(3)将步骤(2)得到的酸制绒后的金刚线切割多晶硅采用RCA标准清洗法进行清洗后，再在60℃、2mm/s提拉速度下进行慢提拉，25℃烘干后，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
采用D8反射仪对实施例1得到的制绒后的金刚线切割多晶硅的反射率进行测试，结果表明，实施例1得到的制绒后的金刚线切割多晶硅的反射率为 21％。
采用Hitachi(日立)S-4800型扫描电镜对实施例1得到制绒后的金刚线切割多晶硅的表面结构进行扫描电镜分析，结果参见图1所示。由图1可知，本发明实施例1得到的制绒后的金刚线切割多晶硅具有均匀的制绒面。
对本发明实施例1得到的制绒后的金刚线切割多晶硅相应太阳能电池的电性能及转换效率进行测试，测试方法具体为：
首先采用三氯氧磷液态源，在管式扩散炉中将制绒后的金刚线切割多晶硅进行P扩散；然后取出硅片，利用HNO3和HF的混合溶液对硅片背面进行刻蚀，去除硅片上的PSG和边缘PN结；再利用管式PECVD设备在硅片正面依次镀SiO2和氮化硅作为减反射膜；镀膜后，在硅片正表面印刷银浆作为正电极、背表面印刷铝浆作为背电场以及印刷银铝浆作为背电极；最后将上述硅片送入烧结炉进行烧结，得到太阳能电池。
测试结果表明，本发明实施例1得到的制绒后的金刚线切割多晶硅相应太阳能电池具有较好的电性能和较高的转换效率。
实施例2
(1)将金刚线切割多晶硅采用H2O2-HCl混合溶液体系在25℃下清洗 180s，H2O2-HCl混合溶液体系中H2O2的质量浓度为10％，HCl的质量浓度为 15％，得到清洗后的金刚线切割多晶硅。
(2)将步骤(1)得到的清洗后的金刚线切割多晶硅在5W的小功率下进行激光刻蚀，刻蚀点数为1.5E4，得到激光刻蚀后的金刚线切割多晶硅；再采用HF-HNO3混合溶液体系在25℃下进行制绒150s，得到酸制绒后的金刚线切割多晶硅。
(3)将步骤(2)得到的酸制绒后的金刚线切割多晶硅采用RCA标准清洗法进行清洗后，再在60℃、2mm/s提拉速度下进行慢提拉，25℃烘干后，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
采用D8反射仪对实施例2得到的制绒后的金刚线切割多晶硅的反射率进行测试，结果表明，实施例2得到的制绒后的金刚线切割多晶硅的反射率为 20.5％。
采用Hitachi(日立)S-4800型扫描电镜对实施例2得到制绒后的金刚线切割多晶硅的表面结构进行扫描电镜分析，结果参见图2所示。由图2可知，本发明实施例2得到的制绒后的金刚线切割多晶硅具有均匀的制绒面。
对本发明实施例2得到的制绒后的金刚线切割多晶硅相应太阳能电池的电性能及转换效率进行测试，测试方法参见实施例1；测试结果表明，本发明
实施例2得到的制绒后的金刚线切割多晶硅相应太阳能电池具有较好的电性能和较高的转换效率。
实施例3
(1)将金刚线切割多晶硅采用H2O2-HCl混合溶液体系在25℃下清洗 180s，H2O2-HCl混合溶液体系中H2O2的质量浓度为15％，HCl的质量浓度为10％，得到清洗后的金刚线切割多晶硅。
(2)将步骤(1)得到的清洗后的金刚线切割多晶硅在10W的小功率下进行激光刻蚀，刻蚀点数为3E4，得到激光刻蚀后的金刚线切割多晶硅；再采用HF-HNO3混合溶液体系在25℃下进行制绒150s，得到酸制绒后的金刚线切割多晶硅。
(3)将步骤(2)得到的酸制绒后的金刚线切割多晶硅采用RCA标准清洗法进行清洗后，再在60℃、2mm/s提拉速度下进行慢提拉，25℃烘干后，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
采用D8反射仪对实施例3得到的制绒后的金刚线切割多晶硅的反射率进行测试，结果表明，实施例3得到的制绒后的金刚线切割多晶硅的反射率为 19％。
采用Hitachi(日立)S-4800型扫描电镜对实施例3得到制绒后的金刚线切割多晶硅的表面结构进行扫描电镜分析，结果参见图3所示。由图3可知，本发明实施例3得到的制绒后的金刚线切割多晶硅具有均匀的制绒面。
对本发明实施例3得到的制绒后的金刚线切割多晶硅相应太阳能电池的电性能及转换效率进行测试，测试方法参见实施例1；测试结果表明，本发明实施例3得到的制绒后的金刚线切割多晶硅相应太阳能电池具有较好的电性能和较高的转换效率。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种金刚线切割多晶硅的制绒方法，包括以下步骤：
a)将金刚线切割多晶硅采用H2O2-HCl混合溶液体系进行清洗，得到清洗后的金刚线切割多晶硅；
b)将步骤a)得到清洗后的金刚线切割多晶硅依次进行激光刻蚀和酸制绒，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
2.根据权利要求1所述的制绒方法，其特征在于，步骤a)中所述H2O2-HCl混合溶液体系中H2O2的质量浓度为5％～20％，HCl的质量浓度为5％～20％。
3.根据权利要求1所述的制绒方法，其特征在于，步骤a)中所述清洗的温度为20℃～30℃，时间为60s～300s。
4.根据权利要求1所述的制绒方法，其特征在于，步骤b)中所述激光刻蚀的功率为3W～10W，刻蚀点数为1E4～3E4。
5.根据权利要求1所述的制绒方法，其特征在于，步骤b)中所述酸制绒的过程具体为：
将激光刻蚀后的金刚线切割多晶硅采用HF-HNO3混合溶液体系进行制绒，得到酸制绒后的金刚线切割多晶硅。
6.根据权利要求5所述的制绒方法，其特征在于，所述HF-HNO3混合溶液体系中HF的质量浓度为5％～15％，HNO3的质量浓度为5％～15％。
7.根据权利要求1所述的制绒方法，其特征在于，步骤b)中所述酸制绒的温度为20℃～30℃，时间为100s～240s。
8.根据权利要求1～7任一项所述的制绒方法，其特征在于，所述步骤b)还包括：
将酸制绒得到的金刚线切割多晶硅进行表面处理，得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
9.根据权利要求8所述的制绒方法，其特征在于，所述表面处理的过程具体为：
将酸制绒后的金刚线切割多晶硅采用RCA标准清洗法进行清洗后，再进行慢提拉，烘干后得到制绒后的金刚线切割多晶硅。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述慢提拉的温度为50℃～70℃，提拉速度为2mm/s～20mm/s。
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Citations (3)
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| CN105679882A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-06-15 | 盐城阿特斯协鑫阳光电力科技有限公司 | 一种金刚线切割的多晶硅片的制绒方法 |
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2018
- 2018-12-25 CN CN201811593932.6A patent/CN109680337A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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