一种金刚石线锯切割硅片的表面相变处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109166798A(43)申请公布日2019.01.08(21)申请号201810870462.7(22)申请日2018.08.02(71)申请人南昌大学地址330031江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号(72)发明人周浪章金兵魏秀琴叶行方(74)专利代理机构南昌新天下专利商标代理有限公司36115代理人施秀瑾(51)Int.Cl.H01L21/324(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种金刚石线锯切割硅片的表面相变处理方法(57)摘要一种金刚石线锯切割硅片的表面相变处理方法，包括单晶硅片与多晶硅片，其特征是将金刚石线锯切割硅片在氮-氢或氩-氢混合气氛中以≥30℃/min的速率加热到600～1100℃温度，保温0.5~3小时，然后随炉降温至<200℃出炉。本发明可使金刚石线锯切割硅片适合于常规湿法制绒，制绒后多晶硅片表面光反射率降低到19～21%水平，如表1所示；所得多晶硅绒面微观形貌均匀、圆整，切割纹痕消除，如图1所示；制绒后单晶硅表面光反射率降低到11～12%水平，所得单晶硅绒面微观形貌发布均匀。本方法过程简单易行，成本低廉，适合于规模化生产应用。CN109166798ACN109166798A权利要求书1/1页1.一种金刚石线锯切割硅片的表面相变处理方法，其特征是将金刚石线锯切割多晶硅片在氮气与1～10%氢气或氩气与1～10%氢气的混合气体中以≥30℃/min的速率加热到600～1100℃温度，保温0.5~3小时，然后自然缓慢降温至<200℃出炉。2CN109166798A说明书1/3页一种金刚石线锯切割硅片的表面相变处理方法技术领域[0001]本发明属于晶体硅太阳电池技术领域，涉及金刚石切割的太阳电池用硅片的表面减反射刻蚀制绒处理。背景技术[0002]当前用于晶体硅太阳电池制造的硅片开始普遍采用金刚石线锯切割，在切割速率、成本、质量上都有显著优势。但它在太阳电池片生产上的应用发展却面临与常规湿法制绒技术不兼容的严重障碍：对单晶硅片而言制绒后得到的绒面微观形貌不均匀；对多晶硅片而言，还有减反射效果不足和残留明显的切割痕问题。[0003]目前已有一些不同的制绒技术可用来解决金刚石线锯切割多晶硅片的制绒问题。例如基于等离子体气氛反应刻蚀（国际上一般称RIE技术）的干法制绒技术，但该技术设备复杂昂贵，工艺上还依赖氟化物类特殊气体原料，成本过高；再如基于纳米贵金属颗粒催化的湿法刻蚀制绒技术（业内一般称湿法黑硅技术），但它需要替代更新产线设备，工艺成本高，且难以稳定；再如基于混合酸蒸气刻蚀作用的气相刻蚀制绒技术（中国发明专利201410311173.5）和基于凝结混合酸蒸气的微液滴刻蚀制绒技术（中国发明专利201510956665.4），但它们均需要开发专门设备，涉及附加设备成本。这些方法都不是直接解决金刚石线锯切割硅片与现行常规湿法制绒技术的兼容问题，而需另行投资、增加成本来替代现行常规湿法制绒技术，而且所得绒面结构也存在与后续太阳电池制作过程的适配性问题，往往需要实验调整后续全程工艺。单晶硅片的解决方法相对简单一些，采用向常规湿法制绒槽内加入化学添加剂的方法可以达到良好效果；多晶硅片也有类似采用化学添加剂的解决方案，有一定的解决效果。但它们都带来附加环境负荷，增加排放废液处理成本，也不尽理想。[0004]现有太阳电池用单晶硅片与多晶硅片的常规化学湿法制绒技术是过去为砂浆线锯切割硅片开发的，多年来成功用于太阳电池制造。金刚石线锯切割硅片与之差异应该只在于表面。采用一种低成本的处理方法对金刚石切割硅片表面进行改性，使之能够适合于常规湿法制绒技术，在现有产线设备条件下得到满足要求的减反射绒面，显然是最为理想的。但目前尚没有这样的方法。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种金刚石线锯切割太阳电池用硅片的处理方法，使之能够适合于常规湿法制绒技术，在现有常规湿法制绒产线设备条件下得到满足现行太阳电池生产要求的减反射绒面。[0006]要实现这样的目的，首先需要研究理解金刚石切割硅片表面的理化与结构特性、与砂浆线锯切割硅片的差异和其常规湿法制绒失效的原因。金刚石线锯切割产生的硅片表面密布大量的表面光滑的金刚石划痕。发明人经过微观分析检测推断：划痕表面层由于金刚石尖的切割和碾压，已转变为非晶相；发明人由硅熔体的密度大于硅晶体这一事实进一3CN109166798A说明书2/3页步推断：上述处在金刚石尖切割和碾压条件下形成的非晶硅相的密度高于晶体硅，从而其耐刻蚀性能高于晶体硅，这使得这些光滑的划痕表面难以在常规湿法制绒中形成绒面结构所需要的刻蚀形貌，与此同时，在划痕之间或划痕中断的脆性崩落区域刻蚀则相对更易地进行。这是金刚石线锯