一種單晶硅片制絨的清洗方法及單晶制絨設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單晶硅片制絨的清洗方法，通過在單晶制絨后用氫氟酸加鹽酸的混酸清洗溶液進(jìn)行兩次清洗，第一次氫氟酸加鹽酸清洗可以有效去除鈉離子、鉀離子等主要金屬雜質(zhì)，并去除硅片表面的薄層二氧化硅；第二次氫氟酸加鹽酸清洗更進(jìn)一步清洗硅片淺表層金屬雜質(zhì)(第一次清洗后殘留的金屬雜質(zhì))，另外去除硅片表面的二氧化硅層，達(dá)到有效的脫水效果。同時(shí)，本發(fā)明還公開了一種單晶制絨設(shè)備，通過在鹽酸槽中同時(shí)引入鹽酸管道與氫氟酸管道，在氫氟酸槽中同時(shí)引入氫氟酸管道與鹽酸管道；從而可方便地獲得鹽酸與氫氟酸的混合溶液，方便進(jìn)行上述單晶硅片制絨的清洗方法。
【專利說明】一種單晶硅片制絨的清洗方法及單晶制絨設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能電池制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種單晶硅片制絨的清洗方法及 單晶制絨設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電是當(dāng)前利用太陽能的主要方式之一，太陽能光伏發(fā)電因其清潔、安全、便 利、高效等特點(diǎn)，已成為世界各國普遍關(guān)注和重點(diǎn)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。因此，深入研究和利用 太陽能資源，對(duì)緩解資源危機(jī)、改善生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。
[0003] 制絨清洗工藝是晶硅太陽能電池制作的第一道工藝，制絨又稱"表面織構(gòu)化"處 理。對(duì)于單晶硅來說，制絨是利用堿對(duì)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，形成類似"金字塔"狀的絨面。其目的是為了 ：去除硅片表面的機(jī)械損傷層和氧 化層；同時(shí)在娃片表面制備一個(gè)反射率在10%?20%的織構(gòu)表面，以增加對(duì)光的吸收，提 高太陽能電池的短路電流及開路電壓。
[0004] 制絨作為太陽能電池制作的第一道工序，有著重要影響。太陽能電池作為一種半 導(dǎo)體器件，生產(chǎn)過程需要在潔凈環(huán)境下進(jìn)行。目前，在太陽能電池生產(chǎn)制絨過程當(dāng)中，盡管 用到的都是電子級(jí)的化學(xué)品，但難免在制造過程當(dāng)中引入金屬雜質(zhì)，這些金屬雜質(zhì)殘留在 硅片表面經(jīng)過高溫?cái)U(kuò)散到硅片后形成復(fù)合中心，必然會(huì)影響太陽能電池的開路電壓及短路 電流，最終對(duì)太陽能電池效率產(chǎn)生影響，導(dǎo)致太陽能電池效率的下降。因此，制絨工藝后的 硅片清洗工藝就顯得特別重要。
[0005] 目前，傳統(tǒng)單晶太陽能電池制程中，均在制絨后采用常規(guī)的酸洗工藝，即利用氫氟 酸和鹽酸對(duì)制絨后的單晶硅片進(jìn)行清洗，其采用的設(shè)備為常規(guī)的單晶制絨設(shè)備，該設(shè)備具 體為槽式制絨設(shè)備，分為制絨槽、水洗槽、酸洗槽等。其中，酸洗槽又分為鹽酸槽和氫氟酸 槽。具體地，常規(guī)的酸洗工藝為：經(jīng)制絨槽制絨后的硅片先放置于水洗槽清洗，之后放入鹽 酸槽內(nèi)用鹽酸對(duì)制絨后的硅片進(jìn)行清洗，然后放置于水洗槽清洗，最后放入氫氟酸槽內(nèi)采 用氫氟酸進(jìn)行清洗。也就是對(duì)制絨后的硅片先進(jìn)行鹽酸清洗，再進(jìn)行氫氟酸清洗。
[0006] 然而，上述常規(guī)清洗工藝存在以下問題：
[0007] (1)工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于氫氟酸不具備去除金屬雜質(zhì)的功能，而鹽酸槽到氫氟酸 槽之間長時(shí)間生產(chǎn)會(huì)有金屬雜質(zhì)的積累，造成金屬雜質(zhì)不斷上升，最終在硅片表面引入雜 質(zhì)；
[0008] (2)在制絨槽到鹽酸槽之間，硅片表面會(huì)形成薄層二氧化硅，該氧化層內(nèi)部的雜質(zhì) 不易被鹽酸清洗，同樣會(huì)造成硅片表面雜質(zhì)清洗不徹底。
[0009] 因此，如何提供一種有效的清洗工藝對(duì)制絨工藝中的硅片進(jìn)行有效清洗已成為目 前業(yè)界亟需解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的一目的在于提供一種單晶硅片制絨的清洗方法，以對(duì)硅片進(jìn)行有效清 洗。 toon] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種單晶制絨設(shè)備，以方便對(duì)單晶硅片進(jìn)行制絨清 洗。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種單晶硅片制絨的清洗方法，對(duì)制絨后的單晶 硅片進(jìn)行清洗，該方法包括以下步驟：
[0013] 對(duì)制絨后的單晶硅片用純水清洗1?2次；
[0014] 將經(jīng)純水清洗后的單晶硅片置于第一清洗液中進(jìn)行浸泡清洗；
[0015] 對(duì)經(jīng)第一清洗液清洗后的單晶硅片用純水清洗；
[0016] 將經(jīng)純水清洗后的單晶硅片置于第二清洗液中進(jìn)行浸泡清洗；
[0017] 對(duì)經(jīng)第二清洗液清洗后的單晶硅片進(jìn)行純水清洗并烘干；
[0018] 其中，所述第一清洗液及所述第二清洗液均為HF、HC1與H20的混合溶液，且HF、 HC1與H20的體積比為（1?3) : (1?4) : (5?7)，并且所述第一清洗液中的HC1的比重大 于所述第二清洗液中的HC1的比重，所述第二清洗液中的HF的比重大于所述第一清洗液中 的HF的比重。
[0019] 較佳地，所述第一清洗液中的HF、HC1與H20的體積比為1 :3 :6。
[0020] 較佳地，所述第二清洗液中的HF、HC1與H20的體積比為3 :1 :6。
[0021] 較佳地，所述第一清洗液浸泡清洗的時(shí)間為3_7min。
[0022] 較佳地，所述第二清洗液浸泡清洗的時(shí)間為3_7min。
[0023] 較佳地，所述第一清洗液通過在單晶制絨設(shè)備中的鹽酸槽中同時(shí)引入鹽酸管道與 氫氟酸管道形成。
[0024] 較佳地，所述第二清洗液通過在單晶制絨設(shè)備中的氫氟酸槽中同時(shí)引入氫氟酸管 道與鹽酸管道形成。
[0025] 同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種單晶制絨設(shè)備，包括水洗槽、制絨槽、 鹽酸槽以及氫氟酸槽，所述鹽酸槽在引入鹽酸管道的同時(shí)還引入氫氟酸管道，所述氫氟酸 槽在引入氫氟酸管道的同時(shí)還引入鹽酸管道。
[0026] 本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效 果：
[0027] 1)本發(fā)明提供的單晶硅片制絨的清洗方法通過在單晶制絨后用氫氟酸加鹽酸的 混酸清洗溶液進(jìn)行兩次清洗，第一次氫氟酸加鹽酸清洗可以有效去除鈉離子、鉀離子等主 要金屬雜質(zhì)，并去除硅片表面的薄層二氧化硅；第二次氫氟酸加鹽酸清洗更進(jìn)一步清洗硅 片淺表層金屬雜質(zhì)（第一次清洗后殘留的金屬雜質(zhì)），另外去除硅片表面的二氧化硅層，達(dá) 到有效的脫水效果。
[0028] 2)本發(fā)明提供的單晶制絨設(shè)備通過在鹽酸槽中同時(shí)引入鹽酸管道與氫氟酸管道， 在氫氟酸槽中同時(shí)引入氫氟酸管道與鹽酸管道；從而可方便地獲得鹽酸與氫氟酸的混合溶 液，方便進(jìn)行上述單晶硅片制絨的清洗方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的單晶硅片制絨的清洗方法的流程圖；
[0030] 圖2A為使用傳統(tǒng)單晶硅片制絨的清洗方法清洗后的硅片表面的Sffl圖；
[0031] 圖2B為使用本發(fā)明實(shí)施例提供的單晶硅片制絨的清洗方法清洗后的硅片表面的 SEM 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的單晶硅片制絨的清洗方法及單晶制 絨設(shè)備作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需 說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說 明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0033] 請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的單晶硅片制絨的清洗方法的流程圖，如 圖1所示，本發(fā)明提供的單晶硅片制絨的清洗方法包括以下步驟：
[0034] S101、對(duì)制絨后的單晶硅片用純水清洗1?2次；
[0035] S102、將經(jīng)純水清洗后的單晶硅片置于第一清洗液中進(jìn)行浸泡清洗；以有效地去 除單晶硅片上的鈉離子、鉀離子等主要金屬雜質(zhì)，并去除單晶硅片表面的薄層二氧化硅；具 體地，浸泡清洗的時(shí)間為3-7min ;
[0036] S103、對(duì)經(jīng)第一清洗液清洗后的單晶硅片用純水清洗；
[0037] S104、將經(jīng)純水清洗后的單晶硅片置于第二清洗液中進(jìn)行浸泡清洗；以進(jìn)一步清 洗硅片淺表層金屬雜質(zhì)（即第一次清洗后殘留的金屬雜質(zhì)），另外去除硅片表面的二氧化 硅層，達(dá)到有效的脫水效果；具體地，浸泡清洗的時(shí)間為3-7min ;
[0038] S105、對(duì)經(jīng)第二清洗液清洗后的單晶硅片進(jìn)行純水清洗并烘干。
[0039] 其中，第一清洗液及第二清洗液均為HF、HC1與H20的混合溶液，且HF、HC1與H 20 的體積比為（1?3) : (1?4) : (5?7)，并且第一清洗液中的HC1的比重大于第二清洗液 中的HC1的比重，第二清洗液中的HF的比重大于第一清洗液中的HF的比重；即第一清洗液 以鹽酸為主，以氫氟酸為輔，從而可有效地去除單晶硅片上的鈉離子、鉀離子等主要金屬雜 質(zhì)，并去除單晶硅片表面的薄層二氧化硅；第二清洗液以氫氟酸為主，以鹽酸為輔，從而可 進(jìn)一步清洗硅片淺表層金屬雜質(zhì)（即第一次清洗后殘留的金屬雜質(zhì)），另外可去除硅片表 面的二氧化硅層，達(dá)到有效的脫水效果。
[0040] 具體地，第一清洗液通過在單晶制絨設(shè)備中的鹽酸槽中同時(shí)引入鹽酸管道與氫氟 酸管道形成。第二清洗液通過在單晶制絨設(shè)備中的氫氟酸槽中同時(shí)引入氫氟酸管道與鹽酸 管道形成。在鹽酸槽及氫氟酸槽中同時(shí)引入鹽酸管道和氫氟酸管道后，可實(shí)現(xiàn)兩種混酸的 自動(dòng)配液，從而可方便地得到上述的第一清洗液以及第二清洗液。
[0041] 以下給出具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的硅片制絨的清洗方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0042] 實(shí)施例1
[0043] 本實(shí)施例提供的單晶硅片制絨的清洗方法為：
[0044] 步驟一：首先對(duì)制絨后的單晶硅片用純水清洗1-2次，以去除單晶硅片表面的顆 粒雜質(zhì)；
[0045] 步驟二：將經(jīng)步驟一處理好的單晶硅片置于第一清洗液中進(jìn)行浸泡清洗3_7min ; 其中，第一清洗液按照HF、HC1與H20按1 :3 :6的體積比進(jìn)行配置；
[0046] 步驟三：將經(jīng)步驟二處理好的單晶硅片用純水清洗；
[0047] 步驟四：將經(jīng)步驟三處理好的單晶硅片置于第二清洗液中進(jìn)行浸泡清洗3_7min ; 其中，第二清洗液按照HF、HC1與H20按3 :1 :6的體積比進(jìn)行配置；
[0048] 步驟五：對(duì)經(jīng)步驟四處理好的單晶硅片進(jìn)行純水清洗并烘干。
[0049] 關(guān)于本發(fā)明提供的單晶硅片制絨的清洗方法的效果，請(qǐng)參考圖2A及圖2B，其中， 圖2A為使用傳統(tǒng)單晶硅片制絨的清洗方法清洗后的硅片表面的SEM圖，圖2B為使用本發(fā) 明實(shí)施例提供的單晶硅片制絨的清洗方法清洗后的硅片表面的SEM圖；比較圖2A與圖2B 可知，在圖2A中，硅片的絨面表面仍然存在一些污染物（如圖2A中圓圈部分所示）；而在 圖2B中，硅片的絨面表面幾乎沒有污染物存在。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示本發(fā)明提供的硅片制絨的 清洗方法對(duì)硅片表面潔凈度有明顯改善。
[0050] 為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明提供的單晶硅片制絨的清洗方法的效果， 申請(qǐng)人:對(duì)傳統(tǒng)單 晶硅片制絨的清洗方法與本發(fā)明提供的單晶硅片制絨的清洗方法進(jìn)行跟蹤，進(jìn)一步制備了 兩組太陽能電池，并測(cè)試最終成品太陽能電池的電性能，其電性能的測(cè)試結(jié)果請(qǐng)參考表1， 該結(jié)果表明，相對(duì)于采用傳統(tǒng)清洗方法制成的太陽能電池，采用本發(fā)明提供的清洗方法制 成的太陽能電池的開路電壓（Uoc)有l(wèi)-2mv的提升，短路電流（Isc)有20mA的提高，且漏 電流（Irev)更小，最終電池效率（Eff)提高約0. 1%，效果明顯。
[0051] 表1 :太陽能電池電性能比較
[0052]

【權(quán)利要求】
1. 一種單晶硅片制絨的清洗方法，對(duì)制絨后的單晶硅片進(jìn)行清洗，其特征在于，該方法 包括以下步驟： 對(duì)制絨后的單晶硅片用純水清洗1?2次； 將經(jīng)純水清洗后的單晶硅片置于第一清洗液中進(jìn)行浸泡清洗； 對(duì)經(jīng)第一清洗液清洗后的單晶硅片用純水清洗； 將經(jīng)純水清洗后的單晶硅片置于第二清洗液中進(jìn)行浸泡清洗； 對(duì)經(jīng)第二清洗液清洗后的單晶硅片進(jìn)行純水清洗并烘干； 其中，所述第一清洗液及所述第二清洗液均為HF、HC1與H20的混合溶液，且HF、HC1與 H20的體積比為（1?3) : (1?4) : (5?7)，并且所述第一清洗液中的HC1的比重大于所述 第二清洗液中的HC1的比重，所述第二清洗液中的HF的比重大于所述第一清洗液中的HF 的比重。
2. 如權(quán)利要求1所述的單晶硅片制絨的清洗方法，其特征在于，所述第一清洗液中的 HF、HC1與H20的體積比為1 :3 :6。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的單晶硅片制絨的清洗方法，其特征在于，所述第二清洗液中 的HF、HC1與H20的體積比為3 :1 :6。
4. 如權(quán)利要求1所述的單晶硅片制絨的清洗方法，其特征在于，所述第一清洗液浸泡 清洗的時(shí)間為3-7min。
5. 如權(quán)利要求1所述的單晶硅片制絨的清洗方法，其特征在于，所述第二清洗液浸泡 清洗的時(shí)間為3-7min。
6. 如權(quán)利要求1所述的單晶硅片制絨的清洗方法，其特征在于，所述第一清洗液通過 在單晶制絨設(shè)備中的鹽酸槽中同時(shí)引入鹽酸管道與氫氟酸管道形成。
7. 如權(quán)利要求1所述的單晶硅片制絨的清洗方法，其特征在于，所述第二清洗液通過 在單晶制絨設(shè)備中的氫氟酸槽中同時(shí)引入氫氟酸管道與鹽酸管道形成。
8. -種單晶制絨設(shè)備，包括水洗槽、制絨槽、鹽酸槽以及氫氟酸槽，其特征在于，所述鹽 酸槽在引入鹽酸管道的同時(shí)還引入氫氟酸管道，所述氫氟酸槽在引入氫氟酸管道的同時(shí)還 引入鹽酸管道。
【文檔編號(hào)】C30B33/10GK104088018SQ201410267231
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】郭永剛, 高鵬, 張婷, 屈小勇, 林瀚琪, 倪玉鳳, 陳璐, 代同光, 張治
申請(qǐng)人:中電投西安太陽能電力有限公司