[发明专利]一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法，主要涉及单晶制绒领域，包括预清洗、制绒、圆角化处理、氢氟酸清洗、慢拉提和烘干等步骤，其中在圆角化处理工序中，综合了硝酸CP和臭氧CP各自的特点；使用本发明的方案对制绒后的硅片进行金字塔圆角化处理，使金字塔顶和金字塔谷都得到了圆滑，在沉积非晶硅薄膜时可以降低缺陷态密度，提高硅片的钝化质量和少子寿命，从而获得更高的电池转换效率。

技术领域

本发明涉及单晶硅材料领域，具体是一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法。

背景技术

单晶硅太阳能电池的制造过程中，通过湿法制绒可以在硅片表面形成金字塔形貌的陷光结构，太阳光在金字塔表面发生二次反射，从而增加硅片对光的吸收率，提高太阳电池的电流密度和光电转换效率；这种有陷光作用的绒面是利用硅片在碱液中的各向异性腐蚀形成的。

对于异质结太阳电池的制造，不仅要求金字塔绒面具有较低的反射率，对金字塔表面的微观结构还有特别的要求；通常采用在具有金字塔状绒面结构的硅片上沉积一定厚度的含氢本征非晶硅薄膜“i-非晶硅”，起到钝化硅片、降低载流子复合速率的作用。如果金字塔的棱角和沟谷比较尖锐，这些位置的非晶硅在生长过程中容易产生缺陷态，例如发生外延生长形成晶体硅，或者产生膜厚不均匀，导致非晶硅钝化质量降低，载流子寿命降低，电池效率也会相应降低。所以在进行非晶硅沉积前需要对金字塔的棱角和沟谷进行圆角化处理，以利于非晶硅薄膜的沉积，提高钝化质量。

常规的金字塔形貌修饰方法为化学抛光圆角化处理，即CP(ChemicalPolishing)，有硝酸CP和臭氧CP两种方式。硝酸CP使用硝酸和氢氟酸的混合溶液对制绒硅片进行刻蚀，强氧化性的硝酸把硅氧化为氧化硅SiOx，氢氟酸将其溶解，氧化与溶解的过程反复进行，从而将硅片逐渐刻蚀，金字塔被逐渐圆滑。臭氧CP的刻蚀原理与硝酸CP类似，不同之处在于用臭氧代替了硝酸作为氧化剂。

在异质结太阳电池的制备过程中存在如下缺点：现有的圆角化处理手段形成的绒面金字塔顶和塔谷是比较尖锐的锐角，或者是不能同时使金字塔顶和塔谷圆滑，导致尖锐的位置很难覆盖非晶硅钝化层，从而影响钝化效果，为了实现金字塔顶和塔谷同时圆滑的效果，更利于非晶硅薄膜的沉积，使钝化质量进一步提高，提出一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片及制备方法，使单晶硅片上形成的绒面金字塔顶和塔谷更加圆润，在不影响反射率的情况下，提高非晶硅的钝化效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片，所述单晶硅片形成有金字塔状结构，所述金字塔状结构的塔顶和塔谷的剖面均为弧形圆角。

优选的，所述金字塔顶的圆角曲率半径为5nm-210nm，所述金字塔谷的圆角曲率半径为5nm-210nm。

一种具有圆角金字塔结构的单晶硅片的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：预清洗，在双氧水与碱液的混合溶液中以50-80℃对硅片清洗1-10min，接着在纯水中漂洗硅片1-10min；

步骤2：制绒，用碱液和制绒添加剂一起配成制绒液，将硅片放入所述制绒液中在70-90℃的温度范围内制绒5-20min，制绒后在纯水中漂洗硅片1-10min；

步骤3：圆角化处理，刻蚀硅片的圆角化处理液包括硝酸、氢氟酸和臭氧三种溶剂；

步骤4：氢氟酸清洗，在氢氟酸溶液中以10-30℃的温度范围内清洗1-10min；

步骤5：慢提拉，在30-80℃的纯水中清洗硅片0.1-10min；然后将硅片从水中以＜50mm/s的速度缓慢提出；