CN106119976A - 多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂，其各组分的质量百分含量为：聚乙烯醇0.5%～2%，三乙醇胺1%～5%，酒石酸1%～3%，硅烷偶联剂0.5%～2%，余量为水。本发明还提供应用上述添加剂的扩孔酸液和多晶黑硅制绒方法。在扩孔酸液中添加本发明的添加剂，能使得扩孔处理的反应变慢进而可控，能使扩孔酸液在多晶黑硅各个晶面上的反应速率最大程度地保持一致，从而各向异性腐蚀得到了抑制，最终使多晶黑硅的晶花得到明显改善，黑硅的外观优势和性能优势得到体现。

Description

多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂及其应用
技术领域
本发明涉及多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂及其应用。
背景技术
目前，在多晶黑硅制绒的工艺流程中，金属辅助湿法化学刻蚀的方法越来越被广泛地采用，采用金属辅助湿法化学刻蚀能制备出带纳米孔洞的多晶黑硅。
金属辅助湿法化学刻蚀一般采用金属离子，由于金属颗粒都比较小，只有几纳米至几十纳米，在多晶黑硅上相应生成的纳米孔洞，其孔径也只有几纳米至几十纳米。为了提高绒面的覆盖率和降低硅片表面的复合，提升电池片的电性能，需要对金属辅助湿法化学刻蚀所得的多晶黑硅进行扩孔处理，使纳米孔洞的孔径达到几百纳米，这样也能够为彻底清洗空洞中的金属提供好的条件。
扩孔处理一般采用扩孔酸液，目前常用的扩孔酸液为单组份酸液或几种酸的混合液（如硝酸和氢氟酸的混合液），采用这些扩孔酸液虽然能一定程度上完成扩孔目的，但扩孔处理的反应过快，不易控制，导致纳米绒面的均匀性受到影响；同时，扩孔酸液的各向异性腐蚀会让黑硅表面晶花严重，严重影响了多晶黑硅的外观，让用户对黑硅制绒的认可度大大下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂及其应用，在扩孔酸液中添加本发明的添加剂，能使得扩孔处理的反应变慢进而可控，能使扩孔酸液在多晶黑硅各个晶面上的反应速率最大程度地保持一致，从而各向异性腐蚀得到了抑制，最终使多晶黑硅的晶花得到明显改善，黑硅的外观优势和性能优势得到体现。
为实现上述目的，本发明提供一种多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂，其各组分的质量百分含量为：聚乙烯醇0.5%～2%，三乙醇胺1%～5%，酒石酸1%～3%，硅烷偶联剂0.5%～2%，余量为水。
优选的，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的一种或几种。
优选的，所述水为去离子水。
本发明还提供一种多晶黑硅制绒用扩孔酸液，其含有酸溶液和上述的添加剂；所述添加剂与酸溶液的质量比为0.5～5:100；所述酸溶液中配入了5%～40%的HNO3水溶液和10%～50%的HF水溶液；所述HF水溶液中含有49%的HF，所述HNO3水溶液中含有69%的HNO3；其中，百分比为质量百分比。
本发明还提供一种多晶黑硅制绒方法，在金属辅助湿法化学刻蚀制备出带纳米孔洞的多晶黑硅之后，且在酸洗去除表面金属粒子残留之前，采用上述的扩孔酸液，对多晶黑硅进行扩孔处理，使纳米孔洞的孔径达到100～500nm。
优选的，上述的多晶黑硅制绒方法，以多晶硅片为原料来制备多晶黑硅，所述多晶硅片为金刚线切割多晶硅片或砂浆切割多晶硅片或类单晶硅片。
优选的，上述的多晶黑硅制绒方法，包括如下步骤：
1）多晶硅片制绒或抛光；所述制绒采用硝酸氢氟酸混合溶液制绒；所述抛光为碱抛光或酸抛光；所述碱抛光采用NaOH、KOH或TMAH溶液抛光；所述酸抛光采用硝酸氢氟酸混合溶液抛光；
2）采用金属辅助湿法化学刻蚀制备出带纳米孔洞的多晶黑硅；
3）采用权利要求4所述的扩孔酸液，对多晶黑硅进行扩孔处理，处理温度为6～35℃，处理时间为30～200s，使纳米孔洞的孔径达到100～500nm；
4）酸洗去除表面金属粒子残留：用浓硝酸去除多晶硅片表面残留的金属粒子；
5）碱洗：用碱液中和步骤4）的浓硝酸，并清洗硅片表面，去除多余杂质；所述碱液为NaOH、KOH或TMAH溶液。
优选的，步骤2）中，金属辅助湿法化学刻蚀采用了金属离子和酸溶液，该酸溶液为双氧水氢氟酸混合溶液或硝酸氢氟酸混合溶液，所述金属离子选自金、银、铁、铜、镍、锌、锡离子中的一种或几种。
优选的，步骤2）中，金属辅助湿法化学刻蚀制备出的多晶黑硅，其纳米孔洞的孔径为5～50nm，且多晶黑硅的反射率在10%以下。
优选的，步骤3）中，扩孔处理后多晶黑硅的反射率在17%～22%。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂及其应用，在扩孔酸液中添加本发明的添加剂，能使得扩孔处理的反应变慢进而可控，能使扩孔酸液在多晶黑硅各个晶面上的反应速率最大程度地保持一致，从而各向异性腐蚀得到了抑制，最终使多晶黑硅的晶花得到明显改善，黑硅的外观优势和性能优势得到体现。
更详细地说，本发明具有如下特点：
1、在多晶黑硅制绒过程中，特别是在金属辅助湿法化学刻蚀制备出带纳米孔洞的多晶黑硅之后，且在酸洗去除表面金属粒子残留之前，采用添加本发明添加剂的扩孔酸液，对多晶黑硅进行扩孔处理，能使纳米孔洞的孔径达到100～500nm，多晶黑硅的反射率控制在17%～22%。
2、在扩孔酸液中添加本发明的添加剂，能使得扩孔处理的反应变慢进而可控，能使扩孔酸液在多晶黑硅各个晶面上的反应速率最大程度地保持一致，即可使扩孔酸液对各个晶面的氧化速率尽量达到一致，从而各向异性腐蚀得到了抑制，使腐蚀后的硅片表面晶花颜色趋于一致，达到晶花模糊、外观均一、绒面均匀的效果；且腐蚀后的绒面孔洞（纳米孔洞）尺寸均一，开口方向最大程度趋向一致，能提高电池效率。
3、采用添加本发明添加剂的扩孔酸液，对多晶黑硅进行扩孔处理，能使扩孔处理后多晶黑硅的反射率控制在17%～22%，在全波段范围内陷光效果好，表面复合低，能提高电池的转换效率。
4、本发明多晶黑硅制绒方法适用于金刚线切割多晶硅片和砂浆切割多晶硅片。
5、本发明多晶黑硅制绒方法工艺简单、成本低，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明多晶黑硅制绒方法最终所得多晶硅片（多晶黑硅）的外观照片；
图2为本发明多晶黑硅制绒方法最终所得多晶硅片（多晶黑硅）的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明具体实施的技术方案是：
本发明提供一种多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂，其各组分的质量百分含量为：聚乙烯醇0.5%～2%，三乙醇胺1%～5%，酒石酸1%～3%，硅烷偶联剂0.5%～2%，余量为水。
优选的，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的一种或几种。
优选的，所述水为去离子水。
本发明还提供一种多晶黑硅制绒用扩孔酸液，其含有酸溶液和上述的添加剂；所述添加剂与酸溶液的质量比为0.5～5:100；所述酸溶液中配入了5%～40%的HNO3水溶液和10%～50%的HF水溶液；所述HF水溶液中含有49%的HF，所述HNO3水溶液中含有69%的HNO3；其中，百分比为质量百分比。
本发明还提供一种多晶黑硅制绒方法，在金属辅助湿法化学刻蚀制备出带纳米孔洞的多晶黑硅之后，且在酸洗去除表面金属粒子残留之前，采用上述的扩孔酸液，对多晶黑硅进行扩孔处理，使纳米孔洞的孔径达到100～500nm。
优选的，上述的多晶黑硅制绒方法，以多晶硅片为原料来制备多晶黑硅，所述多晶硅片为金刚线切割多晶硅片或砂浆切割多晶硅片或类单晶硅片。
优选的，上述的多晶黑硅制绒方法，包括如下步骤：
1）多晶硅片制绒或抛光；所述制绒采用硝酸氢氟酸混合溶液制绒；所述抛光为碱抛光或酸抛光；所述碱抛光采用NaOH、KOH或TMAH溶液抛光；所述酸抛光采用硝酸氢氟酸混合溶液抛光；
2）采用金属辅助湿法化学刻蚀制备出带纳米孔洞的多晶黑硅，纳米孔洞的孔径为5～50nm，且多晶黑硅的反射率在10%以下；
金属辅助湿法化学刻蚀采用了金属离子和酸溶液，该酸溶液为双氧水氢氟酸混合溶液或硝酸氢氟酸混合溶液，所述金属离子选自金、银、铁、铜、镍、锌、锡离子中的一种或几种；
3）采用权利要求4所述的扩孔酸液，对多晶黑硅进行扩孔处理，处理温度为6～35℃，处理时间为30～200s，使纳米孔洞的孔径达到100～500nm；多晶黑硅的反射率在17%～22%；
4）酸洗去除表面金属粒子残留：用浓硝酸去除多晶硅片表面残留的金属粒子；
5）碱洗：用碱液中和步骤4）的浓硝酸，并清洗硅片表面，去除多余杂质；所述碱液为NaOH、KOH或TMAH溶液。
上述多晶黑硅制绒方法，最终所得多晶硅片（多晶黑硅）的外观照片如图1所示；
上述多晶黑硅制绒方法，最终所得多晶硅片（多晶黑硅）的扫描电镜照片如图2所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.多晶黑硅制绒用扩孔酸液的添加剂，其特征在于，其各组分的质量百分含量为：聚乙烯醇0.5%～2%，三乙醇胺1%～5%，酒石酸1%～3%，硅烷偶联剂0.5%～2%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的添加剂，其特征在于，所述水为去离子水。
4.多晶黑硅制绒用扩孔酸液，其特征在于，其含有酸溶液和权利要求1至3中任一项所述的添加剂；所述添加剂与酸溶液的质量比为0.5～5:100；所述酸溶液中配入了5%～40%的HNO3水溶液和10%～50%的HF水溶液；所述HF水溶液中含有49%的HF，所述HNO3水溶液中含有69%的HNO3；其中，百分比为质量百分比。
5.多晶黑硅制绒方法，其特征在于，在金属辅助湿法化学刻蚀制备出带纳米孔洞的多晶黑硅之后，且在酸洗去除表面金属粒子残留之前，采用权利要求4所述的扩孔酸液，对多晶黑硅进行扩孔处理，使纳米孔洞的孔径达到100～500nm。
6.根据权利要求5所述的多晶黑硅制绒方法，其特征在于，以多晶硅片为原料来制备多晶黑硅，所述多晶硅片为金刚线切割多晶硅片或砂浆切割多晶硅片或类单晶硅片。
7.根据权利要求6所述的多晶黑硅制绒方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）多晶硅片制绒或抛光；所述制绒采用硝酸氢氟酸混合溶液制绒；所述抛光为碱抛光或酸抛光；所述碱抛光采用NaOH、KOH或TMAH溶液抛光；所述酸抛光采用硝酸氢氟酸混合溶液抛光；
2）采用金属辅助湿法化学刻蚀制备出带纳米孔洞的多晶黑硅；
3）采用权利要求4所述的扩孔酸液，对多晶黑硅进行扩孔处理，处理温度为6～35℃，处理时间为30～200s，使纳米孔洞的孔径达到100～500nm；
4）酸洗去除表面金属粒子残留：用浓硝酸去除多晶硅片表面残留的金属粒子；
5）碱洗：用碱液中和步骤4）的浓硝酸，并清洗硅片表面，去除多余杂质；所述碱液为NaOH、KOH或TMAH溶液。
8.根据权利要求7所述的多晶黑硅制绒方法，其特征在于，步骤2）中，金属辅助湿法化学刻蚀采用了金属离子和酸溶液，该酸溶液为双氧水氢氟酸混合溶液或硝酸氢氟酸混合溶液，所述金属离子选自金、银、铁、铜、镍、锌、锡离子中的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的多晶黑硅制绒方法，其特征在于，步骤2）中，金属辅助湿法化学刻蚀制备出的多晶黑硅，其纳米孔洞的孔径为5～50nm，且多晶黑硅的反射率在10%以下。
10.根据权利要求9所述的多晶黑硅制绒方法，其特征在于，步骤3）中，扩孔处理后多晶黑硅的反射率在17%～22%。
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