[发明专利]一种制作太阳能多晶硅绒面的腐蚀液的激活方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备太阳能电池的多晶硅技术领域，具体涉及一种制作太阳能多晶硅绒面的腐蚀液的激活方法。

背景技术

太阳能光伏电池，简称为光伏电池，用于把太阳的光能直接转化为电能。与常规能源相比，光伏电池是一种可再生清洁能源，有利于环境保护，并且可以节省造价很贵的输电线路，因此光伏电池具有广阔的应用前景。单晶硅片或多晶硅片是制备光伏电池的主要部件，当太阳光照射在单晶硅片或多晶硅片上时，光能可以转变为电能。

目前，制备多晶硅太阳能电池主要包括如下步骤：a.首先是表面织构化处理，即通过化学反应使原本光亮的硅片表面形成蠕虫状的绒面结构；b.扩散步骤，如将P型硅片在扩散后表面变成N型，形成PN结，使得硅片具有光伏效应；c.周边刻蚀，该步骤的目的在于去掉扩散步骤中在硅片边缘形成的将PN结两端短路的导电层，减少漏电；d.沉积减反射膜，即在硅片表面沉积氮化硅膜和氧化钛膜，其目的是起减反射和钝化的作用；e.印刷电极，烘干；f.烧结，即使印刷的电极与硅片之间形成合金。

在上述步骤a)中，对多晶硅表面进行织构化工艺是在多晶硅表面形成蠕虫状的腐蚀坑，利用光陷原理增加光的吸收，降低太阳光在硅片表面的反射率，增加硅片对太阳光的吸收效果，从而提高太阳能电池电性能。

目前，用于制备多晶硅绒面的腐蚀液一般为HF-HNO₃体系的腐蚀液，HF-HNO₃体系腐蚀液工作原理是HNO₃作为强氧化剂将Si氧化成SiO₂，然后HF与SiO₂反应生成可溶性络合物即H₂[SiF₆]。在上述腐蚀反应过程中，包含了一个重要的自催化反应过程，该自催化反应过程如下式(1)-式(4)所示：

HNO₃+HNO₂→N₂O₄+H₂O    (1)

N₂O₄→2NO₂              (2)

NO₂→NO₂^-+e⁺            (3)

NO₂^-+H⁺→HNO₂           (4)

在上面的自催化反应过程中，HNO₃发生还原反应不断生成空穴提供给硅进行氧化反应，氧化反应生成的氧化物即SiO₂再与HF反应，形成可溶性络合物H2[SiF₆]，整个腐蚀反应速率是由生成的HNO₂浓度所决定的。实际上，上述自催化反应过程都发生在单一的混合腐蚀液中，整个反应过程如式(5)所示：

Si+HNO₃+6HF→H₂SiF₆+HNO₂+H₂O+H₂        (5)

在实际的工业生产中，使腐蚀液产生足够支持腐蚀反应的HNO2的过程称之为腐蚀液的激活过程，即在腐蚀液的配置过程完成以后，向腐蚀液中投入足够多的完整的多晶硅片，使之发生式(5)所示的反应，该过程也称为“跑片激活”工序，“跑片激活”工序可以产生足够多的HNO₂，从而保证后续腐蚀反应过程的顺利进行。

在现有技术中，配制腐蚀液一般都是在本领域技术人员熟知的成熟的多晶制绒设备中进行的，典型的如德国生产的RENA多晶制绒设备等。在多晶制绒设备中配制腐蚀液时，腐蚀液原液的循环时间大约需要2～3小时，配制腐蚀液后，大约需要1～2小时进行“跑片激活”工序。由于“跑片激活”工序是在配制腐蚀液之后单独进行的，因此该工序增加了整个腐蚀反应过程的时间，降低了工作效率；而且需要使用完整的硅片，也造成原料浪费。

本发明人考虑，可以在配制腐蚀液的过程中同时进行对腐蚀液的“激活工序”，但是，由于腐蚀液在配制过程中是不断循环流动的，在该过程中加入多晶硅片时，碎片容易进入腐蚀液，混入到制绒设备的腐蚀液循环管道中，从而影响制绒设备的正常运行。

发明内容