[发明专利]一种太阳电池用多晶硅片的微液滴刻蚀制绒方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池用多晶硅片技术领域，涉及太阳电池用多晶硅片表面减反射刻蚀制绒的方法。

背景技术

现代光伏产业85%以上基于晶体硅片太阳电池，其中一半以上基于多晶硅片太阳电池。与单晶硅片不同，多晶硅片无法采用碱溶液刻蚀得到密布微小金字塔的理想减反射绒面，生产上一般采用混合酸溶液湿法刻蚀得到一种不尽理想的绒面，其表面反射率一般高于24％，而碱溶液刻蚀的单晶硅片的表面反射率低于13％。而且这种湿法刻蚀还只能适用于砂浆切割的多晶硅片。

太阳电池用硅片传统上都是采用钢丝线配合碳化硅磨料浆来线切割生产，即所谓砂浆切割。采用在钢丝线上涂布了金刚石磨料的金刚石线锯来切割硅片具有切割速率高、环境负荷小的优点，已逐步成功应用于单晶硅片的切割生产。但金刚石线锯切割的多晶硅片却存在难以制绒的问题：用现行湿法刻蚀制绒工艺连上述不尽理想的绒面都得不到，减反射效果不足，而且也不能消除其表观切割纹；调整混合酸配方和工艺条件也不能使之有所改观（MeinelB,KoschwitzT,AckerJ.TexturaldevelopmentofSiCanddiamondwiresawnsc-siliconwafer.EnergyProcedia,2012,27:330-336）。这成为金刚石线锯切割多晶硅片应用发展的难题之一。日本Takato等近年提出了对金刚石切割多晶硅片进行喷砂预处理，经此预处理后再采用常规制绒工艺进行制绒，可以解决上述问题（TakatoH,SakataI,MaseK,IshibashiS,HaradaT,KondoY,AsaiY.Methodforfabricatingsubstrateforsolarcellandsolarcell,USPatent20130306148A1,Nov.,2013）。但是这一技术需附加喷砂处理生产线，所需设备复杂，附加成本高，还面临硅片表面污染与生产环境粉尘污染的问题，所以迄今未见有生产应用报道。

基于等离子体气氛反应刻蚀（国际上一般称RIE技术）的干法制绒技术，能够在多晶硅片表面制得反射率低于10％的绒面，也能够解决金刚石线锯切割多晶硅片制绒问题。但该技术设备复杂昂贵，依赖氟化物类特殊气体原料，成本过高，迄今只有日本京瓷用于多晶硅太阳电池生产。

基于纳米贵金属颗粒催化的湿法刻蚀制绒技术（业内一般称湿法黑硅技术），能够在多晶硅片表面制得反射率低于10％的绒面，但难于消除金刚石线锯切割硅片表面的切割纹，而且存在纳米贵金属颗粒难于回收，工艺成本高，以及水的金属离子污染问题。目前仅有少数中试规模应用尝试。

韩国MinkyJu等曾提出一种气相刻蚀制绒方法和装置（公开号KR20090007126A；M.Ju等，Anewvaportexturingmethodformulticrystallinesiliconsolarcellapplications.MaterialsScienceandEnineeringB.2008,153:66-69），但从其所得硅片表面微观形貌来看，该方法所得实际为一种纳米疏孔硅结构，与后续太阳电池制作工艺难于兼容。迄今未见有任何这类方法被采纳应用的报道。

以上三类方法都需要追加在现行酸性湿法刻蚀制绒基础之上，并不能取代现行酸性湿法刻蚀制绒。

周浪等近年公开了一种可以取代现行酸性湿法刻蚀制绒的气相刻蚀制绒方法（201410311173.5），可以得到与后续太阳电池工艺良好兼容的绒面结构，也可以完全解决金刚石切割多晶硅片制绒问题。但其依赖于气体反应，刻蚀速率较低，难于满足规模化生产需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳电池用多晶硅片的刻蚀制绒方法，通过密布在多晶硅片表面的混合酸溶液微液滴与多晶硅片化学反应来刻蚀多晶硅片表面，不仅可以在制绒过程速率不低于现行混合酸溶液刻蚀制绒的条件下得到比它更好的减反射效果，还可以解决金刚石切割太阳电池用多晶硅片的表面制绒问题。

本发明所述的一种太阳电池用多晶硅片的刻蚀制绒方法，是通过密布多晶硅片表面的混合酸溶液微液滴与硅进行化学反应来刻蚀多晶硅片表面的方法。

所述的混合酸溶液微液滴由混合酸溶液蒸气在处于一定温度条件下的多晶硅片表面凝结产生。

所述的混合酸溶液蒸气由加热混合酸溶液产生，加热温度为60-90℃。所述的混合酸溶液的体积配比为HNO₃:HF:H₂O=1:0.1-4:0.2-5，HNO₃和HF可分别以不同含水量的硝酸和氢氟酸形式加入。