專利名稱：冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅片的絨面制備方法，更具體地，涉及冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法。
背景技術(shù)：
制絨是太陽能電池中影響太陽能效率的重要因素。太陽能電池片的制絨，是通過化學(xué)反應(yīng)在硅片表面產(chǎn)生各向異性腐蝕，形成密集的顯微金字塔形角錐體結(jié)構(gòu)的絨面，使太陽能電池片最大限度地減少光反射率，提高光電轉(zhuǎn)換效率。因此，通過制絨可以有效地減少硅片對太陽光的反射作用，增加硅片對入射光的吸收，從而提高電池效率。目前在大工業(yè)生產(chǎn)中一般采用成本較低的氫氧化鈉或氫氧化鉀稀溶液(濃度為1% 2%)來制備絨面。另外，為了有效地控制反應(yīng)速度和絨面的大小，會(huì)添加一定量的 IPA作為緩釋劑和絡(luò)合劑。理想的絨面效果，應(yīng)該是金字塔大小均勻，覆蓋整個(gè)表面。金子塔的高度在3 5μπι之間，相鄰金字塔之間沒有空隙，具有較低的表面反射率?，F(xiàn)有技術(shù)中，制絨是晶硅電池的第一道工藝，又稱“表面織構(gòu)化”。對于單晶硅來說，制絨是利用堿對單晶硅表面的各向異性腐蝕，在硅表面形成無數(shù)的四面方錐體。目前工業(yè)化生產(chǎn)中通常是根據(jù)單晶硅片的各項(xiàng)異性特點(diǎn)采用堿與醇的混合溶液對〈100〉晶面進(jìn)行腐蝕，從而在單晶硅片表面形成類似“金字塔”狀的絨面。異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)太陽能電池是一種比較特殊的結(jié)構(gòu)電池，對硅片表面的要求非常高。和一般的標(biāo)準(zhǔn)的太陽能級硅片不同，上澎太陽能使用的冶金級硅作為原料的單晶以及類單晶級硅片，由于雜質(zhì)含量高，表面難處理，使用一般的常規(guī)方法制絨，常常在制絨后硅片表面會(huì)出現(xiàn)難制絨導(dǎo)致的發(fā)白，有時(shí)甚至出現(xiàn)大量臟污和水痕及化學(xué)殘留，嚴(yán)重影響電池電性能和外觀，對后續(xù)制備高質(zhì)量的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)電池帶來極大地困難。因此，由于冶金級硅片雜質(zhì)含量高，表面狀況本身的不可測因素高，常常會(huì)有各種物質(zhì)的污染包括含碳，氧，氮甚至各種金屬離子以及含有上述物質(zhì)的顆粒，這些污染和雜質(zhì)如果不經(jīng)有效方法預(yù)先處理，直接用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行制絨的話很難做出很好的絨面，甚至?xí)廴局平q槽，導(dǎo)致工藝污染。所以需要一種改進(jìn)的冶金級硅的單晶以及類單晶硅片的制絨方法，以期獲得均勻，清晰的絨面效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種針對雜質(zhì)含量高，表面狀況復(fù)雜的冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法，所述方法包括常規(guī)制絨過程，所述方法還包括在所述常規(guī)制絨過程之前設(shè)置有預(yù)處理過程。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述預(yù)處理過程為將清洗后待制絨的硅片置于盛有預(yù)處理液的預(yù)處理槽中。
在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述預(yù)處理液包括堿性物質(zhì)和氧化劑混合物。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述預(yù)處理液包括去離子水。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述堿性物質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度在O. 5% -10%之間。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述氧化劑的質(zhì)量百分比濃度在2. 5% -8%之間。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述 堿性物質(zhì)選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，氨水或硫酸氫鈉。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述氧化劑選自雙氧水或臭氧。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述預(yù)處理過程的工作溫度為30-60°C。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述預(yù)處理過程持續(xù)時(shí)間為30秒到15分鐘之間。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述預(yù)處理液為氫氧化鉀，雙氧水以及去離子水的混合物。在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，所述氫氧化鉀的質(zhì)量百分比濃度為O. 5% -10%，所述雙氧水的質(zhì)量百分比濃度為2. 5% -8%，所述去離子水的質(zhì)量百分比濃度為82% -97%。 在本發(fā)明的所述冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的一實(shí)施方式中，在所述預(yù)處理液的工作溫度為30-60°C的條件下，將所述待制絨的硅片置于盛有所述預(yù)處理液的預(yù)處理槽中30秒到15分鐘。本發(fā)明是通過在常規(guī)制絨過程之前設(shè)置預(yù)處理過程，添加堿性物質(zhì)和氧化物的方法，使氧化硅片表面呈親水性，降低顆粒和液體間的表面張力，使其更容易與表面脫離；同時(shí)，通過堿性物質(zhì)輕微刻蝕硅和二氧化硅表面，在顆粒下部形成切口，在堿性物質(zhì)中，通常顆粒和硅片本身都呈電負(fù)性，通過電排斥力，顆?？梢噪x開硅片表面；并且通過氧化硅片表面，使硅片表面狀態(tài)均一化，減少化學(xué)反應(yīng)的低能勢點(diǎn)，大幅改善制絨的表面均勻性。對于雜質(zhì)含量高，表面狀況復(fù)雜的冶金級硅的單晶以及類單晶硅片，獲得的絨面效果均勻，清晰，反射率可從14%降到8%，全片硅片反射率的均勻性可達(dá)+/-2%。


圖I是本發(fā)明實(shí)施方式的冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法的工藝流程圖。圖2A是傳統(tǒng)工藝下硅制絨表面的示意圖。圖2B是在本發(fā)明實(shí)施方式的方法下硅制絨表面的示意圖。圖3A是常規(guī)工藝制備的硅片的反射率測試曲線圖，L1-5代表硅片上5個(gè)不同位置。
圖3B是采用本發(fā)明實(shí)施方式的方法下制備的硅片的反射率測試曲線圖，L1-5代表娃片上5個(gè)不同位置。
具體實(shí)施例方式將通過以下的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但所述實(shí)施例并不旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。參照圖1，本發(fā)明的冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法包括預(yù)處理過程和常規(guī)制絨過程。所述硅片是雜質(zhì)含量高，表面污染嚴(yán)重的冶金級硅片。首先進(jìn)行預(yù)處理過程。(I)配置預(yù)處理液。該預(yù)處理液由質(zhì)量百分比濃度為O. 5%-10%的氫氧化鉀，質(zhì)量百分比濃度為2. 5% -8%的雙氧水，質(zhì)量百分比濃度為82% -97%的去離子水組成。
(2)進(jìn)行預(yù)處理過程。將清洗后待制絨的硅片置于盛有上述預(yù)處理液的預(yù)處理槽中，保持液溫在30-60°C的工作溫度之間，將硅片浸泡在該預(yù)處理液中處理30秒到15分鐘。優(yōu)選地，由于雙氧水的易揮發(fā)性，可先將去離子水加熱到30-60°C，然后再加入氫氧化鉀和雙氧水的混合物，并在處理過程中通過定時(shí)定量的添加的方式保持氫氧化鉀，雙氧水以及去離子水的質(zhì)量百分比濃度，處理的過程中保持處理槽的液體以循環(huán)流動(dòng)的方式存在，保持化學(xué)品混合的均勻性。然后，對該預(yù)處理過程后的硅片進(jìn)一步進(jìn)行常規(guī)的制絨步驟。在一實(shí)施方式中，采用氫氧化鉀，制絨添加劑，異丙醇和去離子水的混合溶液制絨。由圖2A和2B可以看出，針對雜質(zhì)含量高，表面污染嚴(yán)重的冶金級硅片，采用傳統(tǒng)工藝的硅制絨，其表面會(huì)出現(xiàn)難制絨導(dǎo)致的發(fā)白，如圖2A所示。而采用本發(fā)明披露的絨面制備方法得到的硅片表面絨面效果均勻，清晰，如圖2B所示。同時(shí)，圖3A和圖3B分別為常規(guī)工藝制備的硅片的反射率測試曲線圖以及本發(fā)明披露的方法下制備的硅片的反射率測試曲線圖。比較圖3A和3B，可以看出，采用本發(fā)明披露的方法制備的硅片的反射率可從14%降到8 %，全片硅片反射率的均勻性可達(dá)+/-2 %?，F(xiàn)有技術(shù)的方法，本發(fā)明的方法對于雜質(zhì)含量高，表面狀況復(fù)雜的冶金級硅的單晶以及類單晶硅片提供了一種特殊的制絨方法，以獲得絨面效果均勻清晰，反射率低的硅片。
權(quán)利要求
1.冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法，所述方法包括常規(guī)制絨過程，其特征在于，所述方法還包括在所述常規(guī)制絨過程之前設(shè)置有預(yù)處理過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理過程為將清洗后待制絨的硅片置于盛有預(yù)處理液的預(yù)處理槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理液包括堿性物質(zhì)和氧化劑混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理液包括去離子水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所示的方法，其特征在于，所述堿性物質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度在0.5% -10%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所示的方法，其特征在于，所述氧化劑的質(zhì)量百分比濃度在2.5% -8%之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述堿性物質(zhì)選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，氨水或硫酸氫鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化劑選自雙氧水或臭氧。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理過程的工作溫度為30-60°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理過程持續(xù)時(shí)間為30秒到15分鐘之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理液為氫氧化鉀，雙氧水以及去離子水的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述氫氧化鉀的質(zhì)量百分比濃度為0.5% -10%，所述雙氧水的質(zhì)量百分比濃度為2.5% _8%，所述去離子水的質(zhì)量百分比濃度為 82% -97%。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，在工作溫度為30-60°C的條件下，將所述待制絨的硅片置于盛有所述預(yù)處理液的預(yù)處理槽中30秒到15分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金級單晶以及類單晶硅的絨面制備方法，所述方法包括常規(guī)制絨過程，所述方法還包括在所述常規(guī)制絨過程之前設(shè)置有預(yù)處理過程。本發(fā)明的方法通過在常規(guī)制絨過程之前設(shè)置預(yù)處理過程，添加堿性物質(zhì)和氧化物的方法，對于雜質(zhì)含量高，表面狀況復(fù)雜的冶金級硅的單晶以及類單晶硅片，獲得的絨面效果均勻，清晰，反射率可從14％降到8％，全片硅片反射率的均勻性可達(dá)+/-2％。
文檔編號C30B33/10GK102810596SQ20121012381
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者楊華, 余義, 宋光華, 李莊 申請人:上澎太陽能科技(嘉興)有限公司