KR101687767B1 - 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제 및 그 사용 방법 - Google Patents

폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제 및 그 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제를 제공한다. 본 발명에서는 또한 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링의 텍스처링 용액을 제공하는 바, 여기에는 산성 용액과 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제가 포함된다. 본 발명에서는 또한 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법을 제공하는 바, 상기 텍스처링 용액을 이용하여 폴리 실리콘 웨이퍼에 대하여 표면 텍스처링을 진행하는 것이다. 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제는 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 면의 제작에 이용되는 바, 균일성이 좋고 결정 입자 사이에 선명한 색상 차이가 존재하지 않는 미세 피트형의 미세 구조 텍스처링 면을 얻을 수 있어 반사율을 낮출 수 있고, 검은 선의 발생 수량을 효과적으로 감소시킬 수 있으며; 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제는 반응 매커니즘을 개변시키고 반응 속도를 제어하여, 텍스처링이 실온에 가까운 조건 하에서 진행될 수 있도록 하여 온도 제어 원가를 크게 낮추며; 또한 롤러 자욱을 효과적으로 제거할 수 있어 실리콘 웨이퍼로 하여금 더욱 깨끗하도록 함으로써, 후속 공정에 더욱 적합하도록 하고 전지의 성능을 더욱 안정되도록 한다.

Description

폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제 및 그 사용 방법{ADDITIVE FOR PREPARING SUEDE ON POLYCRYSTALLINE SILICON CHIP AND USE METHOD THEREOF}
본 발명은 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제 및 그 사용 방법에 관한 것이다.
폴리 실리콘 태양 전지 제조 과정에 있어서, 웨이퍼 표면 텍스처링은 가장 중요한 일환이다. 텍스처링의 효과는 최종의 전지 셀의 전환율과 수익률에 직접적인 영향을 미친다. 폴리 실리콘 웨이퍼가 부동한 결정 방위의 결정 입자로 구성되고 또한 각 결정 입자의 결정 방위가 무작위로 분포되기 때문에, 일반적인 텍스처링 공정에서는 대부분 산성 용액을 이용하는 습식 화학 부식법을 통하여 폴리 실리콘 웨이퍼 표면에 대하여 텍스처링을 진행한다. 상기 텍스처링 공정은 산성 용액이 실리콘에 대한 등방성 부식 원리를 기반으로 실리콘 웨이퍼의 부동한 결정 입자 표면에 유사한 피트 형상의 텍스처링 면을 형성하나, 텍스처링 면의 패턴은 결정 입자의 배향성과 무관하다.
현재, 산업 생산 중에서 일반적으로 사용되는 산성 용액은 질산, 불화 수소산 및 탈이온수 등으로 구성된다. 이러한 산성 용액의 텍스처링 효과는 이상적이지 못한 바, 텍스처링 면의 크기가 비교적 크고 또한 균일성이 좋지 못하며, 부동한 결정 입자 사이의 색상 차이가 비교적 선명하고, 거시적인 패턴, 예를 들면 검은 선 모양의 깊은 부식 피트가 존재하고, 표면 반사율이 비교적 높으며, 텍스처링 안정성이 좋지 못한 등 문제가 존재한다. 그러므로, 만일 산성 용액에 텍스처링 첨가제를 추가하여 상기 문제를 해결할 수 있다면 아주 중요한 의미를 갖게 될 것이다.
본 발명은 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제 및 그 사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 바, 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제는 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 면의 제작에 이용되는 바, 균일성이 좋고 결정 입자 사이에 선명한 색상 차이가 존재하지 않는 미세 피트형의 미세 구조 텍스처링 면을 얻을 수 있어 반사율을 낮출 수 있고, 검은 선의 발생 수량을 효과적으로 감소시킬 수 있으며; 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제는 반응 매커니즘을 개변시키고 반응 속도를 제어하여, 텍스처링이 실온에 가까운 조건 하에서 진행될 수 있도록 하여 온도 제어 원가를 크게 낮추며; 또한 롤러 자욱을 효과적으로 제거할 수 있어 실리콘 웨이퍼로 하여금 더욱 깨끗하도록 함으로써, 후속 공정에 더욱 적합하도록 하고 전지의 성능을 더욱 안정되도록 한다.
상기 목적을 이루기 위하여, 본 발명에서 제공하는 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제의 성분에는 시트르산암모늄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 시트르산 및 여분의 물이 포함된다.
바람직하게는, 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제 중의 각 성분의 질량 백분율은 시트르산암모늄 0.2%~0.5%, 폴리비닐피롤리돈 0.1%~1%, 폴리비닐알코올 0.1%~0.2%, 시트르산 2%~2.5%이고, 여분은 물이다.
바람직하게는, 상기 물은 탈이온수이다.
본 발명에서는 또한 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링의 텍스처링 용액을 제공하는 바, 여기에는 산성 용액과 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제가 포함되고, 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제와 산성 용액의 질량비는 0.1~0.6:100이며; 상기 산성 용액에는 7%~14%의 HF 수용액과 25%~50%의 HNO3 수용액을 첨가하였으며; 상기 HF 수용액에는 49%의 HF가 함유되고, 상기 HNO3 수용액에는 69%의 HNO3이 함유되며; 그 중에서, 상기 백분율은 질량 백분율이다.
본 발명에서는 또한 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법을 제공하는 바, 상기 텍스처링 용액을 이용하여 폴리 실리콘 웨이퍼에 대하여 표면 텍스처링을 진행하는 것이다.
바람직하게는, 상기 표면 텍스처링의 텍스처링 온도는 5~25℃이고, 텍스처링 시간은 45~180s이다.
상기 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법의 구체적인 단계는 하기와 같은 바, 즉
1) 텍스처링 첨가제의 제조: 질량 백분율이 0.2%~0.5%인 시트르산암모늄, 0.1%~1%인 폴리비닐피롤리돈, 0.1%~0.2%인 폴리비닐알코올, 2%~2.5%인 시트르산을 여분에 물에 첨가하고, 균일하게 혼합하여 텍스처링 첨가제를 제조하는 바, 그 중에서, 물은 탈이온수인 것이 바람직하며;
2) 텍스처링 용액의 제조: 1) 단계에서 제조한 텍스처링 첨가제를 산성 용액에 첨가하고 균일하게 혼합하여 텍스처링 용액을 제조하며; 상기 텍스처링 첨가제와 산성 용액의 질량비는 0.1~0.6:100이며; 상기 산성 용액에는 7%~14%의 HF 수용액과 25%~50%의 HNO3 수용액을 첨가하였으며; 상기 HF 수용액에는 49%의 HF가 함유되고, 상기 HNO3 수용액에는 69%의 HNO3이 함유되며; 그 중에서, 상기 백분율은 질량 백분율이며;
3) 폴리 실리콘 웨이퍼를 2) 단계에서 제조한 텍스처링 용액에 침지시켜 표면 텍스처링을 진행하는 바, 텍스처링 온도는 5~25℃이고, 텍스처링 시간은 45~180s이다.
본 발명의 유익한 효과로는, 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제 및 그 사용 방법을 제공하는 바, 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제는 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 면의 제작에 이용되는 바, 균일성이 좋고 결정 입자 사이에 선명한 색상 차이가 존재하지 않는 미세 피트형의 미세 구조 텍스처링 면을 얻을 수 있어 반사율을 낮출 수 있고, 검은 선의 발생 수량을 효과적으로 감소시킬 수 있으며; 상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제는 반응 매커니즘을 개변시키고 반응 속도를 제어하여, 텍스처링이 실온에 가까운 조건 하에서 진행될 수 있도록 하여 온도 제어 원가를 크게 낮추며; 또한 롤러 자욱을 효과적으로 제거할 수 있어 실리콘 웨이퍼로 하여금 더욱 깨끗하도록 함으로써, 후속 공정에 더욱 적합하도록 하고 전지의 성능을 더욱 안정되도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예3의 폴리 실리콘 웨이퍼 표면 텍스처링 면의 주사 전자 현미경 평면도.
아래, 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 방식에 대하여 더욱 상세한 설명을 진행하도록 한다. 하기 실시예는 단지 더욱 명확하게 본 발명의 기술 방안을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것이 아니다.
본 발명을 구체적으로 실시하는 기술 방안은 하기와 같다.
실시예 1
폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법에 있어서, 하기 공정 단계를 통하여 완성된다.
1) 텍스처링 첨가제의 제조: 0.2g의 시트르산암모늄, 0.1g의 폴리비닐피롤리돈, 0.1g의 폴리비닐알코올, 2g의 시트르산을 탈이온수에 용해시켜, 100g의 텍스처링 첨가제를 취득하며;
2) 텍스처링 용액의 제조: 7kg의 HF 수용액(HF 수용액 중의 HF의 질량 백분율은 49%)과 25kg의 HNO3 수용액(HNO3 수용액 중의 HNO3의 질량 백분율은 69%)을 탈이온수에 용해시켜, 100kg의 산성 용액을 취득하며; 이어 상기 산성 용액 중에 1) 단계에서 제조한 100g의 텍스처링 첨가제를 첨가하여 텍스처링 용액을 취득하며;
3) 텍스처링: 폴리 실리콘 전지 셀을 텍스처링 용액에 침지시켜 표면 텍스처링을 진행하는 바, 텍스처링 온도는 5℃이고, 텍스처링 시간은 180s이다.
실시예 2
폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법에 있어서, 하기 공정 단계를 통하여 완성된다.
1) 텍스처링 첨가제의 제조: 탈이온수를 용제로 하여, 3g의 시트르산암모늄, 6g의 폴리비닐피롤리돈, 1.2g의 폴리비닐알코올, 15g의 시트르산을 탈이온수에 용해시켜, 600g의 텍스처링 첨가제를 취득하며;
2) 텍스처링 용액의 제조: 1kg의 HF 수용액(HF 수용액 중의 HF의 질량 백분율은 49%)과 50kg의 HNO3 수용액(HNO3 수용액 중의 HNO3의 질량 백분율은 69%)을 혼합하여, 100kg의 산성 용액을 취득하며; 이어 상기 산성 용액 중에 1) 단계에서 제조한 600g의 텍스처링 첨가제를 첨가하여 텍스처링 용액을 취득하며;
3) 텍스처링: 폴리 실리콘 전지 셀을 텍스처링 용액에 침지시켜 표면 텍스처링을 진행하는 바, 텍스처링 온도는 25℃이고, 텍스처링 시간은 45s이다.
실시예 3
폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법에 있어서, 하기 공정 단계를 통하여 완성된다.
1) 텍스처링 첨가제의 제조: 탈이온수를 용제로 하여, 1.2g의 시트르산암모늄, 1.5g의 폴리비닐피롤리돈, 0.45g의 폴리비닐알코올, 6.9g의 시트르산을 탈이온수에 용해시켜, 300g의 텍스처링 첨가제를 취득하며;
2) 텍스처링 용액의 제조: 10kg의 HF 수용액(HF 수용액 중의 HF의 질량 백분율은 49%)과 40kg의 HNO3 수용액(HNO3 수용액 중의 HNO3의 질량 백분율은 69%)을 탈이온수에 용해시켜, 100kg의 산성 용액을 취득하며; 이어 상기 산성 용액 중에 1) 단계에서 제조한 300g의 텍스처링 첨가제를 첨가하여 텍스처링 용액을 취득하며;
3) 텍스처링: 폴리 실리콘 전지 셀을 텍스처링 용액에 침지시켜 표면 텍스처링을 진행하는 바, 텍스처링 온도는 12℃이고, 텍스처링 시간은 100s이다.
도 1은 본 발명의 실시예3의 폴리 실리콘 웨이퍼 표면 텍스처링 면의 주사 전자 현미경 평면도로서, 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 텍스처링을 거친 후, 폴리 실리콘 웨이퍼 표면에 미세 홀형의 미세 구조 텍스처링 면을 형성하였으며, 텍스처링 면의 분포가 비교적 균일하다.
이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제에 있어서,
    이의 성분에는 시트르산암모늄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 시트르산 및 여분의 물이 포함되되,
    상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제 중의 각 성분의 질량 백분율은 시트르산암모늄 0.2%~0.5%, 폴리비닐피롤리돈 0.1%~1%, 폴리비닐알코올 0.1%~0.2%, 시트르산 2%~2.5%이고, 여분은 물인 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 물은 탈이온수인 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제.
  4. 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링의 텍스처링 용액에 있어서,
    여기에는 산성 용액과 제1항 및 제3항 중 어느 한 항의 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제가 포함되고,
    상기 폴리 실리콘 웨이퍼 텍스처링 첨가제와 산성 용액의 질량비는 0.1~0.6:100이며;
    상기 산성 용액에는 7%~14%의 HF 수용액과 25%~50%의 HNO3 수용액을 첨가하였으며;
    상기 HF 수용액에는 49%의 HF가 함유되고, 상기 HNO3 수용액에는 69%의 HNO3이 함유되며;
    그 중에서, 상기 백분율은 질량 백분율인 것을 특징으로 하는 텍스처링 용액.
  5. 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법에 있어서,
    제4항의 상기 텍스처링 용액을 이용하여 폴리 실리콘 웨이퍼에 대하여 표면 텍스처링을 진행하는 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 표면 텍스처링의 텍스처링 온도는 5~25이고, 텍스처링 시간은 45~180s인 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    구체적인 단계에는,
    1) 텍스처링 첨가제의 제조: 질량 백분율이 0.2%~0.5%인 시트르산암모늄, 0.1%~1%인 폴리비닐피롤리돈, 0.1%~0.2%인 폴리비닐알코올, 2%~2.5%인 시트르산을 여분에 물에 첨가하고, 균일하게 혼합하여 텍스처링 첨가제를 제조하며;
    2) 텍스처링 용액의 제조: 1) 단계에서 제조한 텍스처링 첨가제를 산성 용액에 첨가하고 균일하게 혼합하여 텍스처링 용액을 제조하며; 상기 텍스처링 첨가제와 산성 용액의 질량비는 0.1~0.6:100이며; 상기 산성 용액에는 7%~14%의 HF 수용액과 25%~50%의 HNO3 수용액을 첨가하였으며; 상기 HF 수용액에는 49%의 HF가 함유되고, 상기 HNO3 수용액에는 69%의 HNO3이 함유되며; 그 중에서, 상기 백분율은 질량 백분율이며;
    3) 폴리 실리콘 웨이퍼를 2) 단계에서 제조한 텍스처링 용액에 침지시켜 표면 텍스처링을 진행하는 바, 텍스처링 온도는 5~25이고, 텍스처링 시간은 45~180s인; 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘 웨이퍼의 텍스처링 방법.
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