CN111403503A - 一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法，主要涉及单晶制绒领域，包括预清洗、制绒、圆角化处理、氢氟酸清洗、慢拉提和烘干等步骤，其中在圆角化处理工序中，综合了硝酸CP和臭氧CP各自的特点；使用本发明的方案对制绒后的硅片进行金字塔圆角化处理，使金字塔顶和金字塔谷都得到了圆滑，在沉积非晶硅薄膜时可以降低缺陷态密度，提高硅片的钝化质量和少子寿命，从而获得更高的电池转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及单晶硅材料领域，具体是一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法。
背景技术
单晶硅太阳能电池的制造过程中，通过湿法制绒可以在硅片表面形成金字塔形貌的陷光结构，太阳光在金字塔表面发生二次反射，从而增加硅片对光的吸收率，提高太阳电池的电流密度和光电转换效率；这种有陷光作用的绒面是利用硅片在碱液中的各向异性腐蚀形成的。
对于异质结太阳电池的制造，不仅要求金字塔绒面具有较低的反射率，对金字塔表面的微观结构还有特别的要求；通常采用在具有金字塔状绒面结构的硅片上沉积一定厚度的含氢本征非晶硅薄膜“i-非晶硅”，起到钝化硅片、降低载流子复合速率的作用。如果金字塔的棱角和沟谷比较尖锐，这些位置的非晶硅在生长过程中容易产生缺陷态，例如发生外延生长形成晶体硅，或者产生膜厚不均匀，导致非晶硅钝化质量降低，载流子寿命降低，电池效率也会相应降低。所以在进行非晶硅沉积前需要对金字塔的棱角和沟谷进行圆角化处理，以利于非晶硅薄膜的沉积，提高钝化质量。
常规的金字塔形貌修饰方法为化学抛光圆角化处理，即CP(ChemicalPolishing)，有硝酸CP和臭氧CP两种方式。硝酸CP使用硝酸和氢氟酸的混合溶液对制绒硅片进行刻蚀，强氧化性的硝酸把硅氧化为氧化硅SiOx，氢氟酸将其溶解，氧化与溶解的过程反复进行，从而将硅片逐渐刻蚀，金字塔被逐渐圆滑。臭氧CP的刻蚀原理与硝酸CP类似，不同之处在于用臭氧代替了硝酸作为氧化剂。
在异质结太阳电池的制备过程中存在如下缺点：现有的圆角化处理手段形成的绒面金字塔顶和塔谷是比较尖锐的锐角，或者是不能同时使金字塔顶和塔谷圆滑，导致尖锐的位置很难覆盖非晶硅钝化层，从而影响钝化效果，为了实现金字塔顶和塔谷同时圆滑的效果，更利于非晶硅薄膜的沉积，使钝化质量进一步提高，提出一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法，使单晶硅片上形成的绒面金字塔顶和塔谷更加圆润，在不影响反射率的情况下，提高非晶硅的钝化效果。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片，所述单晶硅片形成有金字塔状结构，所述金字塔状结构的塔顶和塔谷的剖面均为弧形圆角。
优选的，所述金字塔顶的圆角曲率半径为5nm-210nm，所述金字塔谷的圆角曲率半径为5nm-210nm。
一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：预清洗，在双氧水与碱液的混合溶液中以50-80℃对硅片清洗1-10min，接着在纯水中漂洗硅片1-10min；
步骤2：制绒，用碱液和制绒添加剂一起配成制绒液，将硅片放入所述制绒液中在70-90℃的温度范围内制绒5-20min，制绒后在纯水中漂洗硅片1-10min；
步骤3：圆角化处理，刻蚀硅片的圆角化处理液包括硝酸、氢氟酸和臭氧三种溶剂；
步骤4：氢氟酸清洗，在氢氟酸溶液中以10-30℃的温度范围内清洗1-10min；
步骤5：慢提拉，在30-80℃的纯水中清洗硅片0.1-10min；然后将硅片从水中以＜50mm/s的速度缓慢提出；
步骤6：烘干，使用洁净空气或氮气在40-80℃范围内烘干硅片1-20min。
优选的，所述的步骤3的圆角化处理工艺中，将上一步骤中的硅片首先以硝酸和氢氟酸的第一混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀；其次再以臭氧和氢氟酸的第二混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀，所述第一混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1％-5％，硝酸的质量分数为20％-70％，所述第二混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1％-5％，臭氧的浓度为10-100ppm，所述每步刻蚀的温度均在为10-40℃，刻蚀时间均为0.1-10min。
优选的，所述的步骤3的圆角化处理工艺中，将上一步骤中的硅片首先以臭氧和氢氟酸的第一混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀，其次再以硝酸和氢氟酸的第二混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀，所述第一混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1％-5％，臭氧的浓度为10-100ppm，所述第二混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1％-5％，硝酸的质量分数为20％-70％，所述每步刻蚀的温度均在为10-40℃，刻蚀时间均为0.1-10min。
优选的，所述的步骤3的圆角化处理工艺中，将上一步骤中的硅片在以氢氟酸、硝酸和臭氧三种溶液的混合溶液作为圆角化处理液进行刻蚀，所述混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1％-5％，硝酸的质量分数为20％-70％，臭氧的浓度为10-100ppm。
优选的，步骤1中所述的碱液采用氢氧化钾、氢氧化钠、氨水中的一种或几种。
优选的，还包括SC1清洗工序，在双氧水和碱液的混合溶液中以50-80℃的温度范围对硅片清洗1-10min，所述SC1清洗工序用于去除硅片表面的有机沾污，设置于步骤3之前或者步骤3之后。
优选的，所述SC1清洗工序中的碱液采用氢氧化钾、氢氧化钠、氨水中的一种或几种。
本发明的有益效果是：使用本发明的方案对制绒后的硅片进行金字塔圆角化处理，使金字塔顶和金字塔谷都得到了圆滑，得到的单晶硅片的金字塔顶和塔谷的曲率半径平均为50nm,在沉积非晶硅薄膜时可以降低缺陷态密度，提高硅片的钝化质量和少子寿命，从而获得更高的电池转换效率。
附图说明
图1为单晶硅片在碱液中各向异性腐蚀形成的金字塔状结构的SEM照片；
图2为本发明的制绒硅片表面金字塔结构的剖面示意图；
图3为现有技术中仅采用硝酸CP后的金字塔剖面形貌的SEM照片；
图4为现有技术中仅采用臭氧CP后的金字塔剖面形貌的SEM照片；
图5为本发明采用硝酸CP加臭氧CP后的金字塔剖面形貌的SEM照片；
图6为本发明的工艺流程图；
图7为异质结太阳能电池的结构示意图；
图8为未进行CP处理、对比例1、对比例2以及实施例1中硅片的反射率曲线；
图9为金字塔曲率半径测量方法的附图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图7所示为异质结太阳能电池结构示意图，包括按顺序层叠的透明导电膜2、n-非晶硅3、i-非晶硅4、制绒硅片5、i-非晶硅4、p-非晶硅6和透明导电膜2，在两层透明导电膜2上还分别设有导电栅线1。而制绒硅片5的工艺是最关键的步骤之一，制绒清洗硅片的目的是使硅片表面形成金字塔结构的绒面，减少反射率，如图1所示，由于异质结太阳能电池采用非晶硅对硅片表面进行钝化，因此对硅片表面的形貌、清洁程度相比于传统电池具有更高的要求；本发明提供的一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片，表面通过各向异性腐蚀形成有金字塔状结构，如图2所示，所述金字塔状结构的塔顶和塔谷的剖面均为弧形圆角，具体的，所述金字塔顶的圆角曲率半径为5nm-210nm，所述金字塔谷的圆角曲率半径为5nm-210nm，更具体的，所述的金字塔顶的圆角曲率半径R1为10nm-100nm，所述金字塔谷的圆角曲率半径R2为10nm-100nm；所述单晶硅片的制备方法如图6所示：
步骤1：预清洗，在双氧水与碱液的混合溶液中以50-80℃对硅片清洗1-10min，接着在纯水中漂洗硅片1-10min；其中，碱液采用氢氧化钾、氢氧化钠、氨水中的一种或几种；
步骤2：制绒，用碱液和制绒添加剂一起配成制绒液，将硅片放入所述制绒液中在70-90℃的温度范围内制绒5-20min，制绒后在纯水中漂洗硅片1-10min；具体的，碱液采用KOH或NaOH；
步骤3：圆角化处理，刻蚀硅片的圆角化处理液包括硝酸、氢氟酸和臭氧三种溶剂；具体的，在刻蚀硅片的过程中，将上一步骤中的硅片首先以硝酸和氢氟酸的第一混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀(硝酸CP)；其次再以臭氧和氢氟酸的第二混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀(臭氧CP)，所述第一混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1％-5％，硝酸的质量分数为20％-70％，所述第二混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1％-5％，臭氧的浓度为10-100ppm，所述每步刻蚀的温度均在为10-40℃，刻蚀时间均为0.1-10min；其中，硝酸CP和臭氧CP的顺序可以替换；还可以将硝酸CP和臭氧CP合二为一，将硅片在以氢氟酸、硝酸和臭氧三种溶液的混合溶液作为圆角化处理液进行刻蚀，以上这三种方式可以获得相似的金字塔圆滑效果。
步骤4：氢氟酸清洗，在氢氟酸溶液中以10-30℃的温度范围内清洗1-10min；然后HF清洗后再在纯水中漂洗硅片1-10min。
步骤5：慢提拉，在30-80℃的纯水中清洗硅片0.1-10min；然后将硅片从水中以＜50mm/s的速度缓慢提出；
步骤6：烘干，使用洁净空气或氮气在40-80℃范围内烘干硅片1-20min。
具体的，在以上所述的单晶硅片的制备方法还包括SC1清洗工序，在双氧水和碱液的混合溶液中以50-80℃的温度范围对硅片清洗1-10min，所述SC1清洗工序用于去除硅片表面的有机沾污，设置于步骤3之前或者步骤3之后，其中，所述SC1清洗工序中的碱液采用氢氧化钾、氢氧化钠、氨水中的一种或几种。
接下来根据上述方法具体的列举较优的实施例；
实施例1为先进行硝酸CP，后进行臭氧CP，具体步骤如下：
步骤1：预清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，预清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤2：制绒，制绒液中KOH的质量分数为7％，制绒添加剂为日本林纯HPC公司的添加剂，添加剂与纯水的比例为TT72C13:TK81:DIW＝1:7.5:18.4，将经过步骤1处理后的硅片放入所述制绒液中进行制绒，温度为85℃，时间为15min，制绒后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤3：SC1清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，SC1清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤4：硝酸CP，在硝酸和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，硝酸的质量分数为68％，氢氟酸的质量分数为0.2％，温度为20℃，时间为4min，硝酸CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤5：臭氧CP，在臭氧和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，臭氧浓度为80ppm，氢氟酸的质量分数为0.8％，温度为20℃，时间为4min，臭氧CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤6：HF清洗，在氢氟酸溶液中清洗硅片，氢氟酸的质量分数为5％，温度为25℃，时间为2min，HF清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤7：慢提拉，在纯水中清洗硅片，温度为60℃，时间为1min，然后将硅片从水中缓慢提出，提升速度为5mm/s；
步骤8：烘干，使用洁净空气将硅片吹干，温度为50℃，时间为10min。
取烘干后的硅片用SEM观察金字塔剖面形貌，如图5所示，金字塔顶和金字塔谷均获得了圆滑效果。测得的金字塔顶和塔谷的曲率半径分别为R1＝97nm，R2＝68nm。硅片的反射率曲线见图8，400-1100nm波长范围的平均反射率为11.06％。
实施例2为先进行臭氧CP，后进行硝酸CP，具体步骤如下：
步骤1：预清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，预清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤2：制绒，制绒液中KOH的质量分数为7％，制绒添加剂为日本林纯HPC公司的添加剂，添加剂与纯水的比例为TT72C13:TK81:DIW＝1:7.5:18.4，将经过步骤1处理后的硅片放入所述制绒液中进行制绒，温度为85℃，时间为15min，制绒后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤3：SC1清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，SC1清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤4：臭氧CP，在臭氧和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，臭氧浓度为80ppm，氢氟酸的质量分数为0.8％，温度为20℃，时间为4min，臭氧CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤5：硝酸CP，在硝酸和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，硝酸的质量分数为68％，氢氟酸的质量分数为0.2％，温度为20℃，时间为4min，硝酸CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤6：HF清洗，在氢氟酸溶液中清洗硅片，氢氟酸的质量分数为5％，温度为25℃，时间为2min，HF清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤7：慢提拉，在纯水中清洗硅片，温度为60℃，时间为1min，然后将硅片从水中缓慢提出，提升速度为5mm/s；
步骤8：烘干，使用洁净空气将硅片吹干，温度为50℃，时间为10min。
取烘干后的硅片用SEM观察金字塔剖面形貌，测得的金字塔顶和塔谷的曲率半径分别为R1＝89nm，R2＝62nm，400-1100nm波长范围的平均反射率为11.01％。
实施例3为同时进行臭氧CP和硝酸CP，具体步骤如下：
步骤1：预清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，预清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤2：制绒，制绒液中KOH的质量分数为7％，制绒添加剂为日本林纯HPC公司的添加剂，添加剂与纯水的比例为TT72C13:TK81:DIW＝1:7.5:18.4，将经过步骤1处理后的硅片放入所述制绒液中进行制绒，温度为85℃，时间为15min，制绒后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤3：SC1清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，SC1清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤4：在硝酸、氢氟酸和臭氧的混合溶液中刻蚀硅片，硝酸的质量分数为30％，氢氟酸的质量分数为0.8％，臭氧浓度为80ppm，温度为20℃，时间为4min，圆角化处理后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤5：HF清洗，在氢氟酸溶液中清洗硅片，氢氟酸的质量分数为5％，温度为25℃，时间为2min，HF清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤6：慢提拉，在纯水中清洗硅片，温度为60℃，时间为1min，然后将硅片从水中缓慢提出，提升速度为5mm/s；
步骤7：烘干，使用洁净空气将硅片吹干，温度为50℃，时间为10min。
取烘干后的硅片用SEM观察金字塔剖面形貌，测得的金字塔顶和塔谷的曲率半径分别为R1＝106nm，R2＝77nm，400-1100nm波长范围的平均反射率为11.32％。
实施例4为先进行硝酸CP，后进行臭氧CP，并缩短CP处理的时间，具体步骤如下：
步骤1：预清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，预清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤2：制绒，制绒液中KOH的质量分数为7％，制绒添加剂为日本林纯HPC公司的添加剂，添加剂与纯水的比例为TT72C13:TK81:DIW＝1:7.5:18.4，将经过步骤1处理后的硅片放入所述制绒液中进行制绒，温度为85℃，时间为15min，制绒后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤3：SC1清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，SC1清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤4：硝酸CP，在硝酸和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，硝酸的质量分数为68％，氢氟酸的质量分数为0.2％，温度为20℃，时间为0.5min，硝酸CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤5：臭氧CP，在臭氧和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，臭氧浓度为80ppm，氢氟酸的质量分数为0.8％，温度为20℃，时间为0.5min，臭氧CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤6：HF清洗，在氢氟酸溶液中清洗硅片，氢氟酸的质量分数为5％，温度为25℃，时间为2min，HF清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤7：慢提拉，在纯水中清洗硅片，温度为60℃，时间为1min，然后将硅片从水中缓慢提出，提升速度为5mm/s；
步骤8：烘干，使用洁净空气将硅片吹干，温度为50℃，时间为10min。
取烘干后的硅片用SEM观察金字塔剖面形貌，测得的金字塔顶和塔谷的曲率半径分别为R1＝10nm，R2＝7nm，400-1100nm波长范围的平均反射率为10.65％。
实施例5为先进行硝酸CP，后进行臭氧CP，并延长CP处理的时间，具体步骤如下：
步骤1：预清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，预清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤2：制绒，制绒液中KOH的质量分数为7％，制绒添加剂为日本林纯HPC公司的添加剂，添加剂与纯水的比例为TT72C13:TK81:DIW＝1:7.5:18.4，将经过步骤1处理后的硅片放入所述制绒液中进行制绒，温度为85℃，时间为15min，制绒后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤3：SC1清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，SC1清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤4：硝酸CP，在硝酸和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，硝酸的质量分数为68％，氢氟酸的质量分数为0.2％，温度为20℃，时间为8min，硝酸CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤5：臭氧CP，在臭氧和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，臭氧浓度为80ppm，氢氟酸的质量分数为0.8％，温度为20℃，时间为6min，臭氧CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤6：HF清洗，在氢氟酸溶液中清洗硅片，氢氟酸的质量分数为5％，温度为25℃，时间为2min，HF清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤7：慢提拉，在纯水中清洗硅片，温度为60℃，时间为1min，然后将硅片从水中缓慢提出，提升速度为5mm/s；
步骤8：烘干，使用洁净空气将硅片吹干，温度为50℃，时间为10min。
取烘干后的硅片用SEM观察金字塔剖面形貌，测得的金字塔顶和塔谷的曲率半径分别为R1＝205nm，R2＝187nm，400-1100nm波长范围的平均反射率为12.52％。
对比例1为只对硅片进行硝酸CP而不进行臭氧CP，具体步骤如下：
步骤1：预清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，预清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤2：制绒，制绒液中KOH的质量分数为7％，制绒添加剂为日本林纯HPC公司的添加剂，添加剂与纯水的比例为TT72C13:TK81:DIW＝1:7.5:18.4，将经过步骤1处理后的硅片放入所述制绒液中进行制绒，温度为85℃，时间为15min，制绒后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤3：SC1清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，SC1清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤4：硝酸CP，在硝酸和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，硝酸的质量分数为68％，氢氟酸的质量分数为0.2％，温度为20℃，时间为4min，硝酸CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤5：HF清洗，在氢氟酸溶液中清洗硅片，氢氟酸的质量分数为5％，温度为25℃，时间为2min，HF清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤6：慢提拉，在纯水中清洗硅片，温度为60℃，时间为1min，然后将硅片从水中缓慢提出，提升速度为5mm/s；
步骤7：烘干，使用洁净空气将硅片吹干，温度为50℃，时间为10min。
取烘干后的硅片用SEM观察金字塔剖面形貌，如图3所示，金字塔顶比较尖锐，金字塔谷变得圆滑。硅片的反射率曲线见图8，400-1100nm波长范围的平均反射率为10.87％。
对比例2为只对硅片进行臭氧CP而不进行硝酸CP，具体步骤如下：
步骤1：预清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，预清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤2：制绒，制绒液中KOH的质量分数为7％，制绒添加剂为日本林纯HPC公司的添加剂，添加剂与纯水的比例为TT72C13:TK81:DIW＝1:7.5:18.4，将经过步骤1处理后的硅片放入所述制绒液中进行制绒，温度为85℃，时间为15min，制绒后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤3：SC1清洗，在双氧水和KOH的混合溶液中清洗硅片，KOH的质量分数为1％，双氧水的质量分数为3％，温度为65℃，时间为5min，SC1清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤4：臭氧CP，在臭氧和氢氟酸的混合溶液中刻蚀硅片，臭氧浓度为80ppm，氢氟酸的质量分数为0.8％，温度为20℃，时间为4min，臭氧CP后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤5：HF清洗，在氢氟酸溶液中清洗硅片，氢氟酸的质量分数为5％，温度为25℃，时间为2min，HF清洗后在纯水中漂洗硅片3min；
步骤6：慢提拉，在纯水中清洗硅片，温度为60℃，时间为1min，然后将硅片从水中缓慢提出，提升速度为5mm/s；
步骤7：烘干，使用洁净空气将硅片吹干，温度为50℃，时间为10min。
取烘干后的硅片用SEM观察金字塔剖面形貌，如图4所示，金字塔顶变得圆滑，金字塔谷仍然比较尖锐。硅片的反射率曲线见图8，400-1100nm波长范围的平均反射率为10.69％。
使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)设备在实施例1、对比例1和对比例2中清洗干燥后的硅片上沉积非晶硅薄膜，正反两面都沉积厚度为10nm非晶硅钝化层，然后在SintonWCT-120测试仪上测试少子寿命和Implied Voc(理论开路电压)，测试结果如表1：
表1少子寿命和Implied Voc测试
表1中的少子寿命和Implied Voc值为30个硅片测试结果的平均值，以上测试硅片均出自同一批次采购，具有相同的电阻率和厚度。在相同的硅片和测试条件下，少子寿命和ImpliedVoc越高说明非晶硅薄膜的缺陷态密度越低，钝化质量越好。实施例1的少子寿命和ImpliedVoc均明显高于对比例1和对比例2，说明本发明的方法能更好地修饰太阳电池制绒硅片的金字塔形貌，利于非晶硅薄膜的沉积，提高钝化质量。
表2异质结电池电性能数据
| 项目 | Eff(％) | Voc(V) | Isc(A) | FF(％) |
| 实施例1 | 23.18 | 0.745 | 9.238 | 82.23 |
| 对比例1 | 23.02 | 0.742 | 9.250 | 81.95 |
| 对比例2 | 22.13 | 0.734 | 9.290 | 79.22 |
表2是实施例1、对比例1和对比例2中清洗干燥后的硅片按常规异质结电池工艺进行非晶硅薄膜沉积、透明导电膜沉积、丝网印刷银栅线，栅线干燥固化后测试的电性能数据，每一组数据为50个电池片的平均值，所有硅片均出自同一批次采购，具有相同的电阻率和厚度。与对比例1、2相比，实施例1由于依次进行了硝酸CP和臭氧CP，同时圆滑了金字塔顶和金字塔谷，反射率较高，所以短路电流Isc小于对比例1和对比例2。但是由于实施例1的非晶硅钝化质量更好，开路电压Voc和填充因子FF有明显的提升，电池转换效率Eff高于对比例1和对比例2，说明本发明的方法优于单纯的硝酸CP或臭氧CP。
曲率半径测量方法
本发明中曲率半径的测量方法如下：使用扫描电子显微镜(SEM)测试金字塔的截面图像，图像平面与单晶硅片碎裂时的解理面即(110)晶面平行，图像的底边与硅片表面即(100)晶面平行。以金字塔谷曲率半径的测量为例，如图9所示，在绘图软件AutoCAD中打开显微图片，沿金字塔谷左右两侧的斜面绘制两条直线a、b，通过金字塔谷圆弧的最低点绘制一条水平直线c，然后绘制一个与a、b、c三条直线相切的圆d，读取圆d的半径数值，记作R。绘制一条与标尺长度相等的线段e，读取e的长度数值，记作E。将标尺的数值换算成nm单位，记作L。金字塔谷的曲率半径r(nm)按如下公式计算：r＝RL/E。金字塔顶曲率半径的测量与前述方法类似。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片，其特征在于：所述单晶硅片形成有金字塔状结构，所述金字塔状结构的塔顶和塔谷的剖面均为弧形圆角。
2.根据权利要求1所述的一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片，其特征在于：所述金字塔顶的圆角曲率半径为5nm-210nm，所述金字塔谷的圆角曲率半径为5nm-210nm。
3.一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：预清洗，在含臭氧的溶液或双氧水与碱液的混合溶液中清洗硅片；
步骤2：制绒，在含有制绒添加剂的碱性溶液中对硅片进行制绒；
步骤3：圆角化处理，刻蚀硅片的圆角化处理液包括硝酸、氢氟酸和臭氧三种化学品；
步骤4：酸洗，在氢氟酸溶液中清洗硅片去除氧化层；
步骤5：慢提拉，在纯水中清洗硅片后将硅片从水中缓慢提出；
步骤6：烘干，使用洁净空气或氮气烘干硅片。
4.根据权利要求3所述的一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述的步骤3的圆角化处理工艺中，将上一步骤中的硅片首先以硝酸和氢氟酸的第一混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀；其次再以臭氧和氢氟酸的第二混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀，所述第一混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1%-5%，硝酸的质量分数为20%-70%，所述第二混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1%-5%，臭氧的浓度为10-100ppm，所述每步刻蚀的温度均在为10-40℃，刻蚀时间均为0.1-10min。
5.根据权利要求3所述的一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述的步骤3的圆角化处理工艺中，将上一步骤中的硅片首先以臭氧和氢氟酸的第一混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀，其次再以硝酸和氢氟酸的第二混合溶液作为圆角化处理液对硅片进行刻蚀，所述第一混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1%-5%，臭氧的浓度为10-100ppm，所述第二混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1%-5%，硝酸的质量分数为20%-70%，所述每步刻蚀的温度均在为10-40℃，刻蚀时间均为0.1-10min。
6.根据权利要求3所述的一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述的步骤3的圆角化处理工艺中，将上一步骤中的硅片在以氢氟酸、硝酸和臭氧的混合溶液作为圆角化处理液进行刻蚀，所述混合溶液中氢氟酸的质量分数为0.1%-5%，硝酸的质量分数为20%-70%，臭氧的浓度为10-100ppm。
7.根据权利要求3-6任一项所述的一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片的制备方法，其特征在于：步骤1中所述的碱液采用氢氧化钾、氢氧化钠、氨水中的一种或几种。
8.根据权利要求3所述的一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片的制备方法，其特征在于：还包括SC1清洗工序，在双氧水和碱液的混合溶液中以50-80℃的温度范围对硅片清洗1-10min，设置于步骤3前一步或者步骤3后一步。
9.根据权利要求8所述的一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片的制备方法，其特征在于：所述SC1清洗工序中的碱液采用氢氧化钾、氢氧化钠、氨水中的一种或几种。
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