一种金刚石线锯切割太阳电池用多晶硅片制绒的预处理方法.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CN106340569A(43)申请公布日2017.01.18(21)申请号201610851356.5(22)申请日2016.09.27(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)发明人周浪肖志刚魏秀琴(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.H01L31/18(2006.01)H01L31/0236(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种金刚石线锯切割太阳电池用多晶硅片制绒的预处理方法(57)摘要一种金刚石线锯切割太阳电池用多晶硅片制绒的预处理方法，其特征是将金刚石线锯切割多晶硅片加热到500～1000°C温度，保温0.5~6小时，然后自然缓慢降温至100°C以下出炉。本发明可使金刚石线锯切割硅片适合于常规湿法制绒，使其平均表面光反射率降低到20～23%水平，如表1所示；绒面微观形貌均匀、圆整，不依切割纹分布，外观上切割痕纹表观显著减弱；其工艺过程简单易行，成本低廉，适合于规模化生产应用。CN106340569ACN106340569A权利要求书1/1页1.一种金刚石线锯切割太阳电池用多晶硅片制绒的预处理方法，其特征是将金刚石线锯切割多晶硅片加热到500～1000°C温度，保温0.5~6小时，然后自然缓慢降温至100°C以下出炉。2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征是金刚石线锯切割多晶硅片所处气氛为空气、真空、氮气、氩气、氢气，或者氮气或氩气与氢气的混合气体。2CN106340569A说明书1/4页一种金刚石线锯切割太阳电池用多晶硅片制绒的预处理方法技术领域[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多晶硅片的表面减反射刻蚀制绒的方法，特别是通过退火预处理解决它与常规酸洗湿法制绒技术不兼容问题的方法。背景技术[0002]用于多晶硅太阳电池制造的多晶硅片一般为钢丝线配合磨料砂浆切割，简称砂浆切割，其表面减反射制绒普遍采用氢氟酸-硝酸混合酸溶液湿法刻蚀方法，以下简称常规湿法制绒。它具有成本低廉、产线设备和工艺成熟的优势，已成为多晶硅太阳电池制造业中的通用技术。[0003]经过近年来的发展，金刚石线锯切割硅片技术趋于成熟，在切割速率、成本、质量上都有显著优势。但它在多晶硅太阳电池片生产上的应用发展却面临严重障碍–金刚石线锯切割的多晶硅片与常规湿法制绒技术不兼容，制绒后得不到足够的减反射效果，而且残留明显的切割痕。[0004]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。综上所述，现有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。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多晶硅片制绒的预处理方法，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特性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3CN106340569A说明书2/4页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蚀坑，而只在划痕之间或划痕中断的脆性崩落区域形成蚀坑。这是金刚石线锯切割硅片常规湿法制绒失效的原因。砂浆切割多晶硅片表面则完全密布这种脆性崩落区，所以它能够适合于常规湿法制绒。图1