[发明专利]通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法

说明书

本发明的通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法包括：采用金属辅助腐蚀法在硅片表面制备纳米绒面结构；采用选择性腐蚀法对具备纳米绒面结构的硅片进行处理，在硅片表面形成呈现晶向特征的腐蚀形貌；运用扫描电子显微镜对呈现晶向特征的腐蚀形貌进行表征；依据扫描电子显微镜采样，对比<100>晶向腐蚀形貌结构特征，判断晶粒晶向。本发明旨在通过融合光伏产业化黑硅电池技术和SEM形貌表征技术，实现快速，准确的判断多晶硅片晶粒晶向的表征。根据上述表征结果，可以为上游铸造工艺及后续电池制绒工艺提供借鉴，从而更好的优化多晶硅材料铸造及电池制备工艺。

技术领域

本发明涉及多晶(类单晶)硅片晶向的测试方法，具体涉及一种通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法。

背景技术

太阳能铸锭多晶硅片晶粒一般在1cm左右，单张硅片晶粒数量在500个以上。晶粒之间因晶向的不同，对后续电池工艺的影响也不尽相同。如<100>晶向可通过碱制绒获得高捕光效果的金字塔绒面，而<111>晶向则只能通过酸制绒或其它各向同性的制绒方式来获得绒面。不同的晶粒具有不同的晶向，不同的晶向拥有不同的绒面特性，继而产生了不同的表面复合速率，影响着最终电池的性能参数。因此，通过对整张硅片晶向的准确测试和评估，有利于对电池制备工艺的优化。然而依靠目前的技术水平，尚不能达到对整张硅片晶向准确测量的效果。

目前常用的晶向测试方法主要有两种：

(1)X射线衍射技术(X-Ray diffraction，简称XRD)，其束斑直径一般在几个mm，每次只能对硅片的单个晶粒的晶向进行测量，成本高，耗时非常长，完全不能满足光伏行业的需要。

(2)电子背散射衍射分析技术(Electron backscattered selectivediffraction，简称EBSD)，一般与扫描电镜联用，适合用于微区晶向测试，可以用于面扫描，具有同时能测试多个晶粒的晶向的优点。EBSD制样简单，测试精确，可以用于面扫描，其空间分辨率可达0.1μm，但是测量的范围也仅仅限制在几个cm²，不适合对全尺寸硅片进行快速表征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法，能快速、准确地判断整张硅片晶粒晶向。

为了达到上述的目的，本发明提供一种通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法，包括：采用金属辅助腐蚀法在硅片表面制备纳米绒面结构；采用选择性腐蚀法对具备纳米绒面结构的硅片进行处理，在硅片表面形成呈现晶向特征的腐蚀形貌；运用扫描电子显微镜对呈现晶向特征的腐蚀形貌进行表征；依据扫描电子显微镜采样，对比<100>晶向腐蚀形貌结构特征，判断晶粒晶向。

上述通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法中，所述采用选择性腐蚀法对具备纳米绒面结构的硅片进行处理包括：将具备纳米绒面结构的硅片放入浓度为0.5～1wt％的氢氧化钾溶液中进行择优腐蚀；将择优腐蚀后的硅片放入浓度为0.05～0.1wt％的氢氧化钾和双氧水的混合溶液中进行表面修正并进行酸洗烘干。

上述通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法中，在65-85℃下，将具备纳米绒面结构的硅片放入氢氧化钾溶液中。

上述通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法中，在室温下，将择优腐蚀后的硅片放入氢氧化钾和双氧水的混合溶液中。

上述通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法中，对不同腐蚀形貌，计算其与<100>晶向硅晶格的倾角，从而判断具备该腐蚀形貌的晶粒晶向。

上述通过选择性腐蚀测试多晶硅晶粒晶向的方法中，所述采用金属辅助腐蚀法在抛光后的硅片表面制备纳米绒面结构包括：将抛光后的硅片放入金属盐溶液中坠饰金属颗粒；将坠饰金属颗粒的硅片放入HF/H₂O₂氧化性溶液中进行纳米绒面结构制备；对具备纳米绒面结构的硅片进行金属颗粒去除处理。