[發明專利]單晶硅表面制絨方法

在審

• 申請號: 201811139672.5
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109301032A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 包大新;陳健生;黃仕華;王佳
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司;浙江師范大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0236;C30B33/10
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

本發明公開了一種單晶硅表面制絨方法，采用常規的堿?異丙醇為刻蝕溶液，對單晶硅進行表面制絨，采用密閉式刻蝕槽，該密閉式刻蝕槽與真空泵相連，在制絨過程中，其壓強為大氣壓與低壓交替變化。本發明提出的單晶硅制絨新方法，相比于常規的制絨方法，可以減少制絨時間和異丙醇的蒸發，在光伏行業具有較大的推廣應用價值。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，涉及一種單晶硅表面制絨方法。

背景技術

為了減少太陽光在單晶硅電池片表面的反射，增加電池片對光的吸收，通常需要在單晶硅片表面制備絨面結構。制備單晶硅絨面結構的方法，主要分為濕法和干法制絨。干法制絨主要分為機械刻槽、反應離子刻蝕、光刻技術等，可以制備出表面形狀規則、反射率低的絨面結構，但是生產成本高，難于大規模量產。濕法制絨主要是利用單晶硅的各向異性的特點，使單晶硅與化學試劑發生反應，在硅表面形成具有陷光效應的絨面結構。由于濕法制絨的成本低，工藝簡單，在光伏行業得到了廣泛的應用。

目前在光伏行業，單晶硅的制絨通常是采用濕法制絨，其制絨化學試劑主要是堿(氫氧化鉀或氫氧化鈉)、異丙醇等，異丙醇的主要作用是抑制化學反應過程中產生的氫氣泡，以消除硅片表面的氣泡斑點。這種常規的堿-異丙醇制絨方法也存在一些不足之處，主要是腐蝕過程中異丙醇的持續蒸發，使得制絨過程中要不斷添加異丙醇。另外，由于目前光伏行業普遍使用的金剛線切割的硅片表面存在一層非晶硅，這會延長堿-異丙醇制絨時間。

如果常規的堿-異丙醇制絨在周期性變化的低壓(低壓與大氣壓交替變化)密閉環境中進行，加速化學反應的進程，異丙醇的蒸發量和制絨時間比在大氣壓環境中的減少很多。在大氣壓強下異丙醇的沸點是82.4℃，而制絨溫度維持在80℃不變，壓強的減少意味著異丙醇的沸點降低，例如，在0.5個大氣壓強下，沸點下降為67.5℃，也就說異丙醇在低于制絨溫度下(80℃)就沸騰了，加快了腐蝕速度。另一方面，壓力的釋放會在硅片表面產生蒸汽氣泡，當壓力再次施加時，氣泡就會破裂。壓力和溫度的大小以及引入壓力的速率可以控制氣泡的生長速率和大小。氣泡形成有助于堿與硅片反應產生的可溶性的硅酸鹽顆粒進入蝕刻溶液中的擴散。氣泡在硅片表面包覆顆粒，然后氣泡被分離，去除氣泡內的顆粒，使硅片表面與新鮮的刻蝕液接觸，進而加速了硅片刻蝕進程。同時，堿與硅片反應生成的氫氣泡在低壓過程中會加速破裂，同樣也會加速硅片的刻蝕速度。

發明內容

本發明的目的是提供一種高效的單晶硅表面制絨方法。

為此，本發明采用的技術方案是這樣的：單晶硅表面制絨方法，采用常規的堿-異丙醇為刻蝕溶液，對單晶硅進行表面制絨，其特征在于：采用密閉式刻蝕槽，該密閉式刻蝕槽與真空泵相連，在制絨過程中，其壓強為大氣壓與低壓交替變化。

具體地，本發明的單晶硅表面制絨方法，包括以下步驟：

1)硅片損傷層去除：在封閉式低壓真空制絨裝置中，利用H₂O₂和KOH或NaOH去除硅片表面雜質及機械損傷層，此時，真空泵關閉，也就是在大氣壓強下進行處理；具體工藝為：用H₂O₂與濃度為15～25％的KOH或NaOH溶液，按照體積比為1:10～20配置成混合液，加熱至80℃，然后把雙面未拋光的單晶硅片放入其中，腐蝕300s，再用去離子水沖洗3次；

2)硅片制絨：損傷層去除以后，把硅片放入裝有制絨液的刻蝕槽，制絨溫度為80℃，制絨時間為10～30min，制絨液為：1.0～2.0wt％(重量百分比)NaOH、0.5～1.0wt％Na₂SiO₃和3～6wt％異丙醇；在制絨過程中，打開真空泵，真空腔的壓強在0.5與1.0個大氣壓之間交替變化，變化周期為2～5s；