[发明专利]一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理液、制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅片制绒技术领域，具体涉及一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理液、制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用。

背景技术

硅晶片广泛应用在光伏太阳能、液晶显示和半导体领域，因此采用切割硅块制得硅片的技术也得以发展。目前光伏行业所用晶体硅片的切割主要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、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)技术具有切割速度快、切割精度高、材料损耗低、硅片加工成本低、环境清洁等特点，受到了越来越多的关注。

在太阳能电池生产过程中，硅片表面制绒是一道关键工序。目前多晶硅片多是采用酸制绒，它利用硅片表面的损伤层进行各向同性腐蚀，形成高低不平的表面，降低硅片表面反射率，从而提高太阳能电池光电转化效率。

常规砂浆切割的多晶硅片的表面损伤层较均匀，约为10-11μm，表面无明显的线痕(如图1所示)，经RENA工艺制绒工艺，即HF-HNO₃-H₂O酸制绒，可得到整面腐蚀均匀的绒面(如图2所示)；但金刚线切割多晶硅片的表面损伤层较浅，约为5～6μm，它的损伤以部分小深孔损伤为主，表面密布光滑切割线痕(如图3所示)；如果按正常的多晶硅片的RENA制绒工艺，形成的绒面非常不规则且较浅，还可见明显的线痕纹理(如图4所示)，反射率大大高于正常硅片水平，其电池转化效率也比较低，使该新型切割工艺硅片无法大规模生产。

因此，有必要开发出能与金刚石切割多晶硅片相配套的制绒工艺，使后续电池制作工序能依照目前现有工序进行。

发明内容

针对金刚石线切割多晶硅片在电池制作过程中运用现有RENA制绒工艺无法形成均匀、低反射率的绒面，本发明提供了一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理液、制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用。

第一方面，本发明提供了一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理液，所述制绒处理液包括第一处理液和第二处理液，第一处理液为氢氟酸、双氧水、金属盐和水的混合溶液，其中，氢氟酸、双氧水、水的体积比为1-5:10-15:5-10，所述第一处理液中，金属离子的摩尔浓度为5-100μmol/L；

第二处理液包括第二处理液A或第二处理液B，所述第二处理液A包括硝酸和强碱，其中，硝酸的质量浓度为5-30％，强碱的质量浓度为1-10％，所述第二处理液B为硝酸、氢氟酸和水的混合溶液，其中，硝酸、氢氟酸与水的体积比10-50：0.1-5：50-150。

优选地，所述第一处理液中，金属盐包括硝酸铜、硝酸银、硝酸钯、氯化铜、氯金酸和氯铂酸中的一种。

更优选地，所述第一处理液中，金属盐为硝酸银。

优选地，所述第一处理液中，金属离子的摩尔浓度为10-30μmol/L。

优选地，所述第一处理液中，氢氟酸、双氧水、水的体积比为2-4:12-14:6-9。

如本发明所述，如无特殊说明，上述化学品均指市售药品，质量分数分别为：氢氟酸为49％，双氧水为30％。所述质量分数，是指在未混合形成处理液前，氢氟酸、双氧水自身的质量百分比浓度。

本发明所述制绒预处理液配比简单，成本低，所述制绒预处理液可用于处理金刚线切割多晶硅片，得到均匀的损伤层。

第二方面，本发明提供了一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法，包括如下步骤：

(1)配制第一、第二处理液：

将氢氟酸、双氧水、金属盐和水混合，得到第一处理液，其中，氢氟酸、双氧水、水的体积比为1-5:10-15:5-10，所述第一处理液中，金属离子的摩尔浓度为5-100μmol/L；

分别配制硝酸和强碱溶液，得到第二处理液A，其中，硝酸的质量浓度为5-30％，强碱的质量浓度为1-10％；将硝酸、氢氟酸和水混合，得到第二处理液B，其中，硝酸、氢氟酸与水的体积比10-50：0.1-5：50-150；

(2)预处理：

a.制备多孔硅结构：

取金刚线切割的多晶硅片进行清洗，之后置于所述第一处理液中进行预处理，处理温度为10-50℃，处理时间为2-10min，得到多孔结构的多晶硅片；

b.修饰多孔结构：

取步骤(a)所述多孔结构的多晶硅片，置于所述第二处理液A或第二处理液B中，在常温下进行表面多孔结构的修饰，修饰时间为2-12min，得到多孔结构修饰后的多晶硅片，即制绒预处理多晶硅片。