[发明专利]多晶硅片制绒方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及太阳能电池的制造技术，尤其涉及多晶硅片的制绒技术。

【背景技术】

近年来，多晶硅太阳能电池以其转换效率较高、性能稳定和成本适中的特点而得到越来越广泛的应用，其产量已超越单晶硅，占据了市场的主导地位。

为了提高太阳能电池的光电转换效率，在制作时，需要先对硅片进行化学处理，使得硅表面做成一个具有一定形状的绒面，由于绒面的存在，物体表面的反射率就会大大降低，从而增加光的吸收。多晶硅片的制绒是通过化学反应在硅片表面进行各向同性腐蚀，形成密集的凹坑状表面结构，增加了光在硅片表面的反射次数，最大限度的减少光的反射率，增加光的吸收，提高短路电流(Isc)，进而提高光电转换效率。

目前，国内太阳能多晶硅电池制造商所用的制绒设备有二类，一类是进口型的平板式制绒设备，如德国的rena；另一类是国产的槽式制绒设备，主要生产企业有：深圳捷佳创公司、长沙第48研究所、北京七星华创集团等。在国内太阳能多晶硅电池生产企业中，这二类设备均有应用，国外进口的平板式设备略多，而国产的槽式制绒设备的造价比进口的平板式制绒设备低得多，更具有有竞争优势。这二类制绒设备均适宜一次酸液制绒法，其制绒流程为：用硝酸(HNO₃)、氢氟酸(HF)、水(H₂O)和添加剂的混合溶液进行制绒，然后再经过稀碱洗、去除离子和钝化。根据多晶腐蚀技术发展趋势，槽式制绒设备更适合大规模低成本生产。对于酸液制绒的要求是，既要能较为彻底地去除硅片表面的机械损伤层，又要能对硅片表面进行织构化制绒。能够得到无花篮印、无严重晶界腐蚀、表面均匀的腐蚀绒面，或得到理想的“大腐蚀凹坑中有小腐蚀凹坑”的效果，增加光在硅片表面的反射次数，从而降低光的反射率，提高吸光效率。在现有制绒工艺中，所用酸性处理液一般采用富硝酸体系，硝酸(HNO₃)体积分数＞60％，氢氟酸(HF)体积分数＞20％，纯水(H₂O)以及适当添加剂(CH₃COOH或浓H₂SO4或浓H₃PO₄)的混合溶液，液温在5℃-10℃，必须进行循环冷却。在实际生产过程中，制绒速度和制绒效果很难控制。

在长期的生产过程中，申请人经过反复试验和观察分析得知，对多晶硅片进行除机械损伤层和制绒所需的酸性处理液体系及工艺条件是不相同的，清除硅片表面机械损伤层需要低温高浓度酸性处理液腐蚀体系，而精细制绒则需要常温低浓度酸性处理液腐蚀体系。一次酸液腐蚀制绒法，采取同一酸性体系来同时去除损伤层和制绒处理方法是不科学的，无法做到既能彻底去除损伤层又能获得理想的制绒效果。

例如在槽式制绒中，采用循环冷却方法，且在槽底抽液，槽顶溢流完成循环，导致硅片底部溶液温度相对较低，上部温度相对较高，使得不同晶片之间以及同一块晶片上的不同部位制绒不均匀，影响制绒效果。加上一次进片数量较多，导致冷却速度相对较慢，由于硅片表面在制绒过程中温度上升较快，并且表面温度相对较高，用传统的槽式制绒方法很难在有效去除损伤层的同时，进行理想的表面织构化。

鉴于上述问题，有必要提供一种新的多晶硅片制绒方法来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种多晶硅片制绒方法，它既能更好地清除多晶硅片表面的机械损伤层，又能提高多晶硅片表面的织构化制绒效果，降低多晶硅片的反射率，从而提高光电转化效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种多晶硅片制绒方法，其包括以下步骤：酸制绒，稀碱洗，去除离子及钝化，其特征在于：所述酸制绒包括依次实施的低温高浓度酸制绒和常温低浓度酸制绒两个步骤，二步酸制绒所用酸性处理液均为硝酸、氢氟酸和纯水的混合酸溶液。

作为本技术方案的改进，在低温高浓度酸制绒过程中，所用酸性处理液是质量分数为55％-65％的硝酸、质量分数为40％-55％的氢氟酸和纯水的混合酸溶液，其中，硝酸(HNO₃)的体积分数为40％-60％，氢氟酸(HF)的体积分数为10％-25％，纯水(H₂O)的体积分数为15％-50％，在0.1MPa气压、循环冷却条件下，将液温控制在-10℃-20℃，并向混合酸溶液中通入0.1-1.0m³/h氮气进行扰动，腐蚀处理20秒-240秒，去除多晶硅片表面机械损伤层，并实现初级制绒。