[发明专利]一种多晶硅片酸性制绒液的添加剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅片酸性制绒液的添加剂及其应用，具体涉及一种可同时应用于砂浆切割以及金刚线切割的多晶硅片酸性制绒的添加剂及应用该添加剂进行酸制绒的方法。

背景技术

目前在光伏领域所用晶体硅片的切割主要以采用砂浆多线切割技术，但是该技术存在切割工艺效率低下、切割加工成本高、切割后废砂浆的排放污染大等问题。相比之下，固体磨料金刚石线锯切割（简称金刚线切割）技术因具有切割效率高、切割加工成本低和环境清洁等优点，受到了越来越多的关注，有望成为晶体硅等硬脆材料切片技术的未来发展方向。

砂浆多线切割是利用一根根很长的表面镀铜镍的不锈钢丝环绕在驱动轮和张紧轮上，在高速运转驱动轮的带动下进行高速切割的切割技术。在切割过程中，切割线并不进行切削加工，其主要作用是将以聚乙二醇和碳化硅微粉为主体的磨削浆料高速带入切割区域并对磨料施加载荷，最终由磨料对硅材料进行磨削切割。金刚石线锯通常是以电镀或树脂固定的方法将金刚石颗粒固着在不锈钢丝表层的镍基合金层中制成的。在切割过程中，金刚石线锯高速运转，以一定的压力对硅材料直接进行磨削切割。与砂浆多线锯的“三体加工”相比，金刚石线锯属于“二体加工”，其加工效率是砂浆多线锯的数倍，且在切割加工硅片时无需添加碳化硅微粉等研磨浆料，能大幅度降低硅片的加工成本且对环境污染小。

由于金刚线切割的切割原理与砂浆多线切割的切割原理不同，所以两种切割工艺得到的硅片表面的形貌存在很大差异。砂浆多线切割的硅片表面主要以脆性破碎断裂形成的形貌为主，硅片表面存在很多微小的不规则凹坑（如图1所示）。而金刚线切割的硅片表面除存在脆性破碎断裂形成的不规则凹坑外，还存在大量由塑性磨削切割形成的光滑切割纹，所以最终金刚线切割的硅片表面呈现出脆性和塑性的混合形貌（如图2所示）。

在太阳能电池生产过程中，硅片表面织构化（制绒）在降低表面反射率方面起着重要作用，也是提高太阳能电池光电转化效率的有效手段之一。目前多晶硅片的制绒工艺多采用HF-HNO₃-H₂O体系的酸性溶液的湿化学腐蚀工艺，该酸性溶液利用的是对硅片表面的各种缺陷进行各向同性腐蚀，从而降低硅片表面反射率。砂浆多线切割硅片表面主要为不规则凹坑，缺陷分布均匀性好，故通过HF-HNO₃-H₂O体系的制绒工艺可以得到整面腐蚀均匀的绒面（如图3所示）。但金刚线切割硅片表面为不规则凹坑和光滑切割纹组成的混合形貌，表面缺陷分布不均匀，故通过常规的HF-HNO₃-H₂O体系的制绒工艺无法得到整面腐蚀均匀的绒面（如图4所示）。

申请号为201110112185.1的中国专利公布了一种金刚线切割硅片的制绒方法。该专利在HF-HNO₃体系中加入H₂SO₄或H₃PO₄，通过H₂SO₄或H₃PO₄的催化和缓冲作用来控制反应速率，从而降低制绒后硅片的表面反射率，但是该专利需加入大量H₂SO₄或H₃PO₄来达到降低反射率的目标，制绒成本较高，而且该专利的制绒体系为富HF体系，制绒后硅片表面易出现由深腐蚀坑形成的暗纹，会对太阳能电池的光电转化效率产生不利影响。申请号为201010540761.8和201110212876.9的中国专利分别公开了两种多晶硅片酸性制绒液的添加剂，其中申请号为201010540761.8的专利所述的添加剂成分为H₂SO₄、H₃PO₄和H₂O，申请号为201110212876.9的专利所述的添加剂成分为聚乙烯吡咯烷酮、三乙醇胺和水。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可同时应用于砂浆切割以及金刚线切割的多晶硅片酸性制绒的添加剂及应用该添加剂进行酸制绒的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多晶硅片酸性制绒液的添加剂，包括如下组分：季戊四醇，无水醋酸钠、聚乙二醇和去离子水。

其中，所述季戊四醇的重量百分含量为0.5～2%，所述无水醋酸钠的重量百分比为0.5～2%，所述聚乙二醇的重量百分含量为0.5～2%，所述去离子水的重量百分含量为94～98.5%。