[发明专利]一种超薄硅的化学切割方法

说明书

本发明公开一种超薄硅的化学切割方法，属于材料加工技术领域。本发明所述方法主要是通过借助金属丝线（Au、Pt、Ag、Pd）的催化作用，通过在金属丝线与硅锭之间形成的原电池反应，在化学刻蚀液的作用下，实现金属丝线下方硅料的不断溶解，从而实现硅料的化学切割，与传统物理切割（砂浆切割、金刚线切割）相比，该方法无需外界大型动力设备；贵金属丝线起到的是催化原电池反应的作用，切割过程中不会对其造成损耗；丝线极细，能够实现超薄硅片切割（＜30μm）的能力。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种超薄硅的化学切割方法。

背景技术

太阳能电池是光伏发电的核心部件，硅凭借其在地球近28％的高储存量、合适的能带结构、洁净无污染性、相对成熟的制备工艺和优异的性能稳定性等优势，成为当今世界商品化太阳能电池的主要材料（～93%），在硅基太阳能电池生产过程中，原料硅及切片成本占比高达40%左右。硅片向薄片化和大直径化方向发展、开发新型切片技术无疑对降低光伏发电成本、推动光伏大规模应用具有重要意义。

目前常用的硅料切割技术主要包括砂浆切割技术和金刚线切割技术，与传统砂浆切割技术相比，金刚石线锯切割技术在能耗、硅耗、排放等方面具备成本优势，且该技术还可以最大程度地发挥大切速、细线化、薄切片的技术优势，这些都对进一步降低硅基太阳能电池制备成本具有重要意义，然而无论砂浆切割还是金刚线切割它们均属于物理切割方法，都存在以下问题：（1）切割过程均需要外部设备提供切割动力，（2）切割过程都会对线锯造成消耗，（3）切割硅锭过程不但损耗硅料且会在硅片表面形成损伤层，（4）难以实现超薄硅片的切割。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明采用微米量级的贵金属丝线（Au、Pt、Ag、Pd），借助其具有的催化作用，通过在金属丝线与硅锭之间形成的原电池反应，在化学刻蚀液的作用下，实现金属丝线下方硅料的不断溶解，从而实现硅料的化学分割，以实现超薄硅片的制备。

本发明所采用的技术方案是：

（1）硅锭清洗，去除硅锭表面油污，备用。

（2）金属丝线细化、活化处理：采用稀硝酸溶液（质量百分比浓度为0.01~10%）对金属丝线进行浸泡处理，完成对金属丝线的细化、活化，所述金属丝线为Au、Pt、Ag或Pd。

（3）刻蚀液配置：选取氢氟酸或氟化铵与氧化剂混合形成刻蚀液。

（4）硅锭化学切割：将金属丝线悬空固定在刻蚀槽中，将清洗后的硅锭置于金属丝线上方，将步骤（3）配置好的刻蚀液倒入刻蚀槽中，并将硅锭及金属丝线完全浸没，以实现金属丝线催化的硅锭化学切割。

（5）硅片后处理：将切割后的薄片浸泡于碱性溶液中，或者HF与氧化剂的混合溶液中进行表面处理，混合溶液中HF的质量百分比浓度为1%~50%，氧化剂的质量百分比浓度为5%~45%，然后采用大量去离子水冲洗、吹干即可，所述氧化剂为H₂O₂、HNO₃、Fe(NO₃)₃、KMnO₄、KBrO₃、K₂Cr₂O₇、 Na₂S₂O₈中的一种。

优选的，本发明所述硅锭为单晶硅或者多晶硅；金属丝线的直径在5~50μm之间。