CN113539813B - 一种单晶硅片背面抛光方法及硅片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单晶硅片背面抛光方法，其包括：提供硅片；在硅片的正面形成水膜；将硅片的背面接触第一酸液，以去除PSG；采用氧化液在硅片的正面形成氧化层；背面接触碱液，抛光硅片的背面；采用第二酸液去除硅片正面的氧化层；其中，所述碱液不与所述氧化层反应。相应的，本发明还公开了一种硅片，其采用上述的单晶硅片正面抛光方法抛光后得到。实施本发明，可提升抛光效率，降低抛光工艺成本。
Description
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，尤其涉及一种单晶硅片背面抛光方法及硅片。
背景技术
PERC(Passivated emitter rear contact)电池是目前工艺较为成熟的高效率太阳能电池之一。在其制备过程中，需要在硅基底背面制备叠层钝化层，并通过开槽形成背面局部接触结构。为了减少硅基底背面的悬挂键，降低负荷速率，一般在制绒后对硅片背面进行抛光，以削平背面的金字塔塔尖。
现有技术中，抛光工艺包括链式酸抛光工艺和槽式碱抛光两种。链式酸抛光工艺采用链式设备，采用氢氟酸、硫酸、硝酸的混合溶液作为抛光液进行抛光，这种抛光工艺不仅抛光效率较低，且容易产生大量的污染性气体。槽式碱抛光工艺采用槽式设备，采用KOH溶液作为抛光液进行抛光，这种抛光工艺的抛光效率较高，但为了保证抛光过程中硅片正面的金字塔结构不被破坏，一般在硅片正面先制备SiNx膜或SiO2膜。其中，SiNx膜需要采用PECVD法制备，工艺复杂。而用SiO2一般通过热氧工艺形成，其结构较为稳定，抛光前往往需要在背面印刷腐蚀性浆料以去除该氧化层，这大幅提升了工艺的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种单晶硅片背面抛光方法，其成本低，且抛光效率高。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种硅片。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单晶硅片背面抛光方法，其包括：
(1)提供硅片；
(2)在所述硅片的正面形成水膜；
(3)将所述硅片的背面接触第一酸液，以去除硅片背面的PSG；
(4)采用氧化液在所述硅片的正面形成氧化层；
(5)将步骤(4)得到的硅片背面接触碱液，以抛光硅片的背面；
(6)采用第二酸液去除硅片正面的氧化层；
其中，所述碱液不与所述氧化层反应。
作为上述技术方案的改进，步骤(6)包括：
(6.1)采用清洗液清洗所述硅片的背面；
(6.2)采用第二酸液去除所述硅片正面的氧化层。
作为上述技术方案的改进，步骤(2)～步骤(6)在链式抛光设备中进行；所述链式抛光设备包括箱体和传送辊；所述箱体内依次设有第一水洗区、第一酸洗区、氧化区、碱洗区、清洗区和第二酸洗区。
作为上述技术方案的改进，步骤(2)中，在所述第一水洗区内对所述硅片进行处理；
其中，第一水洗区内设有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置在硅片的上方喷淋水，以在硅片的正面形成水膜，且硅片的背面不形成水膜。
作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，在所述第一酸洗区内对所述硅片进行处理；
其中，所述第一酸洗区内设有第一酸液槽，位于第一酸洗区内的传送辊部分浸没于所述第一酸液槽中，以将第一酸液带出，与硅片的背面接触；
其中，第一酸液为HF溶液，其浓度为3～8wt％。
作为上述技术方案的改进，步骤(4)中，在所述氧化区对所述硅片进行处理；
其中，所述氧化区内设有第二喷淋装置，所述第二喷淋装置在所述硅片的上方喷淋所述氧化液，以使硅片的正面接触氧化液，且硅片的背面不接触氧化液；
其中，所述氧化液为O3、HCl的混合溶液，其中，O3的浓度为10～25ppm，HCl的浓度为1～5wt％。
作为上述技术方案的改进，步骤(5)中，在所述碱洗区对所述硅片进行处理；
其中，所述碱洗区内设有碱液槽，将所述硅片背面接触碱洗槽，以抛光所述硅片的背面；
其中，所述碱液为NaOH溶液或KOH溶液，其浓度为5～10wt％，其温度为65～75℃。
作为上述技术方案的改进，步骤(6.1)中，在清洗区对所述硅片进行处理；
其中，所述清洗区内设有第三喷淋装置，所述第三喷淋装置将所述清洗液喷淋至所述硅片的背面，以使硅片的背面接触清洗液，且硅片的正面不接触清洗液；
所述清洗液为O3、HCl的混合溶液，其中，O3的浓度为10～25ppm，HCl的浓度为1～5wt％。
作为上述技术方案的改进，步骤(6.2)中，在所述第二酸洗区对所述硅片进行处理；
其中，所述第二酸洗区设有第四喷淋装置，所述第四喷淋装置将所述第二酸液喷淋至所述硅片的正面，以使硅片的正面接触第二酸液，且硅片的背面不接触第二酸液；
所述第二酸液为HF溶液，其浓度为5～10wt％。
相应的，本发明还公开了一种硅片，其由上述的单晶硅片背面抛光方法抛光后得到。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.本发明的单晶硅片背面抛光方法，在碱抛光之前，采用氧化液在硅片的正面形成了氧化层，该氧化层在碱抛光过程中不与碱液反应，从而保护硅片的正面在碱抛光过程中不被腐蚀。并且，本发明采用湿法工艺形成该氧化层，其形成工艺简单，且后续易于去除。
2.本发明的单晶硅片背面抛光方法，可完全在链式抛光设备中进行，其抛光效果较好，可提升硅片背面的反射率，增加硅片的长波相应，有利于改善背面钝化膜的钝化效果，有利于改善电池背表面与浆料的接触。
附图说明
图1是本发明一种单晶硅片背面抛光方法的流程图；
图2是本发明中链式抛光设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参考图1，本发明提供了一种单晶硅片背面抛光方法，其包括：
S1：提供硅片；
具体的所述硅片为单晶硅片，其正面、背面均设置绒面。且表面包裹有磷硅玻璃(PSG)。
S2：在硅片的正面形成水膜；
具体的，可通过泡水或淋水的方式在硅片的正面形成水膜，但不限于此。
水膜一定程度上可起到保护正面绒面结构的作用。
S3：将硅片的背面接触第一酸液，以去除硅片背面的PSG；
具体的，可将硅片背面浸入第一酸液中，或通过将第一酸液粘附在硅片背面，以达到第一酸液与PSG反应的目的，但不限于此。
其中，第一酸液为HF溶液，其浓度为3～8wt％，示例性的为3wt％、4wt％、5wt％、7wt％，但不限于此。
优选的，在接触第一酸液后，对所述硅片的背面进行水洗。具体的，可将硅片背面浸入水中，或将水粘附、喷淋、涂覆到硅片的背面，以达到水洗的目的。
S4：采用氧化液在硅片的正面形成氧化层；
具体的，可采用喷淋、涂覆等方式将氧化液施加到硅片的正面，从而氧化形成氧化层，但不限于此。
其中，氧化液为O3、HCl的混合溶液。其中，O3的浓度为10～25ppm，示例性的为11ppm、13ppm、15ppm、18ppm或22ppm，但不限于此。其中，HCl的浓度为1～5wt％，示例性的为2wt％、3wt％、3.5wt％或4wt％，但不限于此。
通过上述氧化液形成的氧化层，可有效防止碱抛光过程中碱液损伤硅片正面的金字塔绒面结构。同时其厚度较薄，且较为疏松，后期易于去除。
S5：将步骤S4得到的硅片背面接触碱液，以抛光硅片的背面；
具体的，碱液为NaOH溶液或KOH溶液，其浓度为5～10wt％，示例性的为6wt％、7wt％、8wt％或9wt％，但不限于此。碱液的温度为65～75℃，示例性的为66℃、68℃、70℃或73℃，但不限于此。
通过将硅片背面接触碱液，可提升硅片背面的抛光效率。
优选的，在碱洗后，对硅片的正面进行水洗。具体的，可将硅片正面浸入水中，或将水粘附、喷淋、涂覆到硅片的正面，以达到水洗的目的。
S6：采用第二酸液去除硅片正面的氧化层；
优选的，S6包括：
S61：采用清洗液清洗所述硅片的背面；
具体的，可采用喷淋、涂覆等方式将清洗液施加到硅片的背面，从而达到清洗硅片背面的目的。通过清洗液清洗，可去除硅片背面的有机物等杂质，同时，也可形成起到减少悬挂键的作用。
其中，清洗液为O3、HCl的混合溶液。其中，O3的浓度为10～25ppm，示例性的为11ppm、13ppm、15ppm、18ppm或22ppm，但不限于此。其中，HCl的浓度为1～5wt％，示例性的为2wt％、3wt％、3.5wt％或4wt％，但不限于此。
上述清洗液可有效去除硅片背面粘附的金属粒子、有机物，同时也可在抛光后的硅片背面形成薄氧化层，减少硅片背面的悬挂键。
S62：采用第二酸液去除所述硅片正面的氧化层；
具体的，可将硅片正面浸入第二酸液中，或通过喷淋、涂覆、粘附等方式将第二酸液施加到硅片的正面，从而达到与氧化层反应，进而去除氧化层的目的，但不限于此。去除氧化层，可增加硅片正面的疏水性。
其中，第二酸液为HF溶液，其浓度为5～10wt％，示例性的为6wt％、7wt％、8wt％、9wt％，但不限于此。
优选的，在第二酸液清洗之后，对硅片的正面进行水洗。可将硅片正面浸入水中，或将水粘附、喷淋、涂覆到硅片的正面，以达到水洗的目的。
进一步优选的，在水洗完成之后，将硅片烘干，即完成抛光工序。
优选的，在本发明中，抛光工序均在链式抛光设备中进行，具体的，参考图2，该链式抛光设备包括箱体1和传送辊2，箱体1内依次设有第一水洗区11、第一酸洗区12、氧化区13、碱洗区14、清洗区15和第二酸洗区16；进一步的，在第一酸洗区12与氧化区13之间还设有第二水洗区17，在碱洗区14和清洗区15之间还设有第三水洗区18，在第二酸洗区16之后还设置第四水洗区19；第四水洗区19后还设置烘干区20。
其中，第一水洗区11内设有第一喷淋装置111，其设置在传送辊2的上方；第一酸洗区12内设有第一酸液槽121，其设置在传送辊2的下方；氧化区13内设有第二喷淋装置131，其设置在传送辊2的上方。碱洗区14内设有碱液槽141，其设置在传送辊2的下方。清洗区15内设有第三喷淋装置151，其设置在传送辊2的下方。第二酸洗区16内设有第四喷淋装置161，其设置在传送辊2的上方。第二水洗区17内设有第五喷淋装置171，其设置在传送辊的下方。第三水洗区18内设有第六喷淋装置181，其设置在传送辊2的上方。第四水洗区19内设有第七喷淋装置191，其设置在传送辊2的上方。
基于以上链式抛光设备，本发明中的单晶硅片背面抛光方法为：
(1)提供硅片，将硅片加载至传送辊2上，并传送；
(2)当硅片被传送至第一水洗区11时，采用第一喷淋装置111在硅片的上方喷淋水，以在硅片的正面形成水膜，且在硅片的背面不形成水膜；
(3)当硅片被传送至第一酸洗区12时，传送辊2底部粘附第一酸液槽121内的第一酸液，进而第一酸液接触硅片的背面，达到去除硅片背面PSG的目的；
(4)当硅片被传送至第二水洗区17时，采用第五喷淋装置171向硅片背面喷水，以清洗硅片的背面；
(5)当硅片被传送至氧化区13时，采用第二喷淋装置131在硅片的上方喷淋氧化液，以使硅片的正面接触氧化液，且硅片的背面不接触氧化液；进而在硅片的正面形成氧化层；
(6)当硅片被传送至碱洗区14时，将硅片背面接触碱洗槽141中，以抛光所述硅片的背面；
(7)当硅片被传送至第三水洗区18时，采用第六喷淋装置181在硅片的上方喷淋水，以清洗硅片的正面；
(8)当硅片被传送至清洗区15时，采用第三喷淋装置151在硅片的底部喷淋清洗液，以使硅片的背面接触清洗液，且硅片的正面不接触清洗液；进而清洗硅片的背面；
(9)当硅片被传送至第二酸洗区16时，采用第四喷淋装置161将第二酸液喷淋至硅片的正面，以使硅片的正面接触第二酸液，且硅片的背面不接触第二酸液；进而去除硅片正面的氧化层；
(10)当硅片被传送至第四水洗区19时，采用第七喷淋装置191在硅片的上方喷淋水，以清洗硅片的正面；
(11)烘干硅片，即完成抛光工艺。
本发明中的单晶硅片背面抛光工艺可完全在链式设备中进行，其设备成本较低，设备占地面积小，可在提升电池效率的同时最大程度地降低生产成本。采用本发明的抛光方法，可将PERC电池的转换效率提升0.08～0.1％(相比较传统的链式酸抛光工艺)。
以上所述的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种单晶硅片背面抛光方法，其特征在于，包括：
(1)提供硅片；
(2)在所述硅片的正面形成水膜；
(3)将所述硅片的背面接触第一酸液，以去除硅片背面的PSG；其中，所述第一酸液为HF溶液，其浓度为3～8wt％；
(4)采用氧化液在所述硅片的正面形成氧化层；
(5)将步骤(4)得到的硅片背面接触碱液，以抛光硅片的背面；
(6)采用第二酸液去除硅片正面的氧化层；
其中，所述碱液不与所述氧化层反应；步骤(6)包括：
(6.1)采用清洗液清洗所述硅片的背面；
(6.2)采用第二酸液去除所述硅片正面的氧化层；其中，所述第二酸液为HF溶液，其浓度为5～10wt％；
步骤(2)～步骤(6)在链式抛光设备中进行；所述链式抛光设备包括箱体和传送辊；所述箱体内依次设有第一水洗区、第一酸洗区、氧化区、碱洗区、清洗区和第二酸洗区；
步骤(4)中，在所述氧化区对所述硅片进行处理；其中，所述氧化区内设有第二喷淋装置，所述第二喷淋装置在所述硅片的上方喷淋所述氧化液，以使硅片的正面接触氧化液，且硅片的背面不接触氧化液；其中，所述氧化液为O3、HCl的混合溶液，其中，O3的浓度为10～25ppm，HCl的浓度为1～5wt％；
步骤(6.1)中，在清洗区对所述硅片进行处理；其中，所述清洗区内设有第三喷淋装置，所述第三喷淋装置将所述清洗液喷淋至所述硅片的背面，以使硅片的背面接触清洗液，且硅片的正面不接触清洗液；所述清洗液为O3、HCl的混合溶液，其中，O3的浓度为10～25ppm，HCl的浓度为1～5wt％。
2.如权利要求1所述的单晶硅片背面抛光方法，其特征在于，步骤(2)中，在所述第一水洗区内对所述硅片进行处理；
其中，第一水洗区内设有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置在硅片的上方喷淋水，以在硅片的正面形成水膜，且硅片的背面不形成水膜。
3.如权利要求1所述的单晶硅片背面抛光方法，其特征在于，步骤(3)中，在所述第一酸洗区内对所述硅片进行处理；
其中，所述第一酸洗区内设有第一酸液槽，位于第一酸洗区内的传送辊部分浸没于所述第一酸液槽中，以将第一酸液带出，与硅片的背面接触。
4.如权利要求1所述的单晶硅片背面抛光方法，其特征在于，步骤(5)中，在所述碱洗区对所述硅片进行处理；
其中，所述碱洗区内设有碱液槽，将所述硅片背面接触碱洗槽，以抛光所述硅片的背面；
其中，所述碱液为NaOH溶液或KOH溶液，其浓度为5～10wt％，其温度为65～75℃。
5.如权利要求1所述的单晶硅片背面抛光方法，其特征在于，步骤(6.2)中，在所述第二酸洗区对所述硅片进行处理；
其中，所述第二酸洗区设有第四喷淋装置，所述第四喷淋装置将所述第二酸液喷淋至所述硅片的正面，以使硅片的正面接触第二酸液，且硅片的背面不接触第二酸液。
6.一种硅片，其特征在于，其由权利要求1～5任一项所述的单晶硅片背面抛光方法抛光后得到。
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