[发明专利]一种硅片制绒方法

说明书

技术领域

本发明属于晶硅太阳能电池领域，尤其是涉及一种硅片制绒方法。

背景技术

制绒工艺和扩散工艺是影响太阳能电池光电转换效率的重要步骤，也是太阳能电池制备流程中较为成熟的工艺。

制绒工艺有机械刻槽法、掩膜腐蚀蜂窝绒面结构技术、电化学腐蚀法、反应离子刻蚀技术等。在当前电池工艺生产中普遍采用湿法化学溶液腐蚀法制绒，其中单晶硅片采用碱腐蚀液制绒法形成“金字塔”绒面结构；多晶硅片利用酸腐蚀液制绒法形成“蚯蚓”状绒面织构。

扩散过程中，硅表面会形成高浓度掺杂层，成为一些硅表面附近有害的杂质的吸杂中心，在后续工艺中将吸杂层去除，减少复合中心，达到提高少子寿命、提高太阳电池转化效率目的。目前主要是磷吸杂、铝吸杂和硼吸杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片经扩散后湿法化学腐蚀的制绒方法。该法主要是利用扩散过程中硅片表面形成的磷原子或硼原子改变硅片表面的状态，形成许多原子级尺寸的均匀晶格畸变层，这些密布在硅片中的缺陷成为硅片体内和近表面的杂质吸杂中心，从而减少硅体内的复合中心；同时这些通过扩散进入硅片表面的原子、被表面的吸杂中心俘获的原处于硅片体内和硅片近表面的杂质、硅片表面的缺陷等便成为后续化学腐蚀制绒的活跃腐蚀“激活”点，这些点的腐蚀反应激活能较低，成为硅片表面化学腐蚀法制绒的种子层，使得硅片表面反应速率比普通化学腐蚀制绒快，也使得整个硅片表面的腐蚀速率均匀。用这种方法制备的绒面细小而均匀，反射率低，适用于单晶硅、多晶硅、准单晶硅，制备的电池转换效率高，是普通扩散工艺和普通化学腐蚀制绒工艺的融合，成本较低，工艺时间缩短，适应工业生产要求，发展前景广阔。

本发明的技术方案提供了一种硅片制绒方法：将硅片预清洗，然后在扩散炉进行表面掺杂；进一步将所得硅片进行湿法化学腐蚀法制绒；之后清洗硅片表面残余的制绒腐蚀液，最后清洗并甩干，即可得绒面结构硅片。

根据上述技术方案提供的方法，共包含以下步骤：1）将硅片预清洗；2）将步骤1）所得硅片进行表面掺杂；3）将步骤2）所得硅片进行湿法化学腐蚀制绒；4）将步骤3）所得硅片清洗并甩干。

在一些实施方式中，步骤1）中所述清洗液为酸性腐蚀液或碱性腐蚀液，预清洗温度为3-85℃，预清洗时间为1-40分钟。在一些实施方式中，酸性腐蚀液是硝酸、氢氟酸与水的混合溶液，其中硝酸的质量分数为5-65%，氢氟酸的质量分数为2-45%；碱性腐蚀液是无机碱的水溶液，其中无机碱的质量分数为0.5-30%；所述无机碱选自氨水，氢氧化锂，氢氧化钠或氢氧化钾。

在一些实施方式中，步骤2）中所述表面掺杂的表面掺杂剂选自磷源表面掺杂剂或硼源表面掺杂剂。在一些实施方式中，磷源表面掺杂剂选自三氯氧磷、三氯化磷、三溴化磷、磷酸、磷酸三甲酯、五氧化二磷、磷微晶玻璃、磷硅玻璃或含磷二氧化硅乳胶源；硼源表面掺杂剂选自三氯化硼、三溴化硼、硼酸、硼酸三甲酯、硼酸三丙酯、二氧化二硼、氮化硼、硼微晶玻璃、含硼二氧化硅乳胶源或硼硅玻璃。在一些实施方式中，步骤2）中掺杂方式为液态扩散源、片状扩散源、箱法扩散、固固扩散、涂源扩散、闭管扩散、气态扩散或沉淀扩散。在一些实施方式中，步骤2）中所述掺杂热处理温度为800-1050℃，掺杂热处理时间为5-120分钟；掺杂保护气氛选自氩气、氮气、氧气或空气；硅片表面掺杂深度为0.1-15μm。

在一些实施方式中，步骤3）中所述湿法化学腐蚀制绒的腐蚀液为酸性腐蚀液或碱性腐蚀液，腐蚀次数为1-4次。在一些实施方式中，湿法化学腐蚀制绒的腐蚀液为酸性腐蚀液，是氢氟酸、腐蚀试剂与水的混合溶液，其中氢氟酸的质量分数为2%-45%；腐蚀制绒温度为0-30℃，腐蚀制绒时间为1-20分钟；腐蚀试剂选自硝酸、醋酸、磷酸、硫酸或铬酸。在一些实施方式中，湿法化学腐蚀制绒的腐蚀液为碱性腐蚀液，是无机碱、异丙醇、硅酸钠、制绒添加剂与水的混合溶液，其中无机碱的质量分数为0.5-15%；腐蚀制绒温度为20-85℃，腐蚀制绒时间为5-40分钟；无机碱选自氨水、氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。在一些实施方式中，本发明步骤3）中所述硅片制绒腐蚀量为0.005-0.2mg/cm²。

在一些实施方式中，步骤4）中硅片的清洗溶液为酸性水溶液或碱性水溶液，清洗温度为15-30℃，清洗时间为1-25分钟。酸性水溶液是盐酸、氢氟酸和水的混合溶液，其中盐酸质量分数2-10%，氢氟酸质量分数2-10%；碱性水溶液是无机碱的水溶液，其中无机碱的质量分数为0.5-15%；所述无机碱选自氨水、氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。