CN108847432A - 一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺 - Google Patents
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Abstract
一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺，第一步，进片：把多晶硅片放入制绒机中；第二步，碱抛：利用硅在KOH中各向异性反应在硅片表面形成凸起，第三步，镀银：Ag+从硅的价带中得到电子，Ag颗粒在硅表面实现占位，第四步，挖孔：在氢氟酸和双氧水的作用下，在其表面形成纳米级孔洞；第五步，脱银：去除硅片表面银离子；第六步，扩孔：使挖孔后的纳米级孔洞绒面扩大，第七步，碱洗：利用高浓度的碱对表面进行漂洗，第八步，去毛刺：利用次氯酸的强氧化性漂洗表面毛刺、小丘状和金字塔结构，除此之外也附带脱银功能；第九步，酸洗：氢氟酸主要对硅片表面疏水；第十步，烘干：利用热风箱烘干硅片表面的水，大大的提升了电池片的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅太阳能电池领域，具体一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺。
背景技术
降本提效是光伏从业者孜孜不倦的追求，在硅片端，金刚线切片技术已展现出很大的优势。单晶硅片凭借金刚线切割技术的大规模应用，制造成本大幅降低，多晶市场由此受到挤压，使得多晶硅片降本压力进一步增大。然而，多晶硅片在使用金刚线切割时，经过常规制绒工艺后，表面反射率更高并有明显的线痕等外观缺陷，严重降低电池效率，阻碍了金刚线切多晶硅片的大规模推广。因此，目前金刚线用于多晶硅片切割的主要障碍在于电池制绒工艺的匹配，怎样解决金刚线切多晶硅片常规酸制绒反射率过高的问题成为长期以来难以解决的技术难题，鉴于上述原因，现研发一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺，很好的解决了这一难题，由于表面反射率的降低，硅片光吸收能力提升，提高了硅片对太阳光的利用，有效的提升了电池端的电流从而提升电池整体转换效率，工艺过程稳定，便于控制。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺，
第一步，进片：把多晶硅片放入制绒机中；
第二步，碱抛：利用硅在KOH中各向异性反应和制绒辅助剂的辅助制绒作用，在硅片表面形成凸起的小丘状和金字塔结构，同时去除油污和机械损伤层；
第三步，镀银：利用Ag/Ag+***能量远低于硅的价带边缘，Ag+从硅的价带中得到电子，从而被还原，Ag颗粒在硅表面实现占位，均匀的附着在硅片表面，Ag++e-＝Ag，Si+6HF＝H2SiF6+2H2；
第四步，挖孔：在氢氟酸和双氧水的作用下，金属离子与所接触硅原子发生电化学腐蚀从而定向腐蚀硅片，将银纳米颗粒注入到晶硅表面的空穴内，加速定向腐蚀，在其表面形成纳米级微观结构形成陷光效应构成纳米级孔洞；
第五步，脱银：利用氨水、双氧水与银离子形成络合物去除硅片表面银离子；
第六步，扩孔：使挖孔后的纳米级孔洞绒面扩大，增加光的吸收；
第七步，碱洗：清洗扩孔后表面覆盖的多孔硅，和表面毛刺、小丘状和金字塔结构，利用高浓度的碱对表面进行漂洗，利用OH-对硅各向异性腐蚀腐蚀，清洗掉由于在酸里面反应留下的表面毛刺、小丘状和金字塔结构；
第八步，去毛刺：高浓度的盐酸和双氧水，利用次氯酸的强氧化性漂洗表面毛刺、小丘状和金字塔结构，除此之外也附带脱银功能；
第九步，酸洗：利用盐酸主要去除杂质离子，氢氟酸主要对硅片表面疏水；
第十步，烘干：利用热风箱烘干硅片表面的水。
在硅片表面经过以上十个工序后，最终制作出开口大小均匀的孔，深浅均匀的低反射率纳米级孔洞绒面，所述的孔的开口直径在400-500纳米，孔深350-400纳米，反射率18-20。
所述的孔深350-400纳米条件是在温度33℃-35℃，时间180-220S内的条件下，通过制绒辅助剂在硅片表面均匀的镀一层金属离子，在氢氟酸、双氧水的作用下金属离子与所接触硅原子发生电化学腐蚀从而纵向腐蚀硅片，在其表面形成纳米级微观结构。
所述的孔的开口直径400-500纳米条件是在温度8℃-10℃，时间120-150S的条件下，通过孔深350-400纳米的片在氢氟酸、硝酸的作用下横向腐蚀，使其纳米级孔洞开口达到工艺要求，最终制作出符合要求的低反射率微观绒面，反射率的范围为18-20。
本发明的有益效果是：本发明采用金属离子催化化学腐蚀，在硅片表面制作大小均匀的纳米级孔洞，降低硅片制绒后反射率，增加太阳光的利用提升光电转换效率；很好的解决了这一难题，由于表面反射率的降低，硅片光吸收能力提升，提高了硅片对太阳光的利用，有效的提升了电池端的电流从而提升电池整体转换效率，工艺过程稳定，便于控制，满足批量化生产，同比电池片转换效率提升0.3％，本方法很好的解决了金刚线切多晶硅片制绒后外观问题与效率偏低问题；由于原材料使用金刚线切片，以及效率的提升大大节约了制造成本，因此，本发明的提出实施既能降低硅片成本又能提升电池效率，是多晶电池继续进步的必由之路。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺流程图；
图2是将银纳米颗粒注入到晶硅表面的空穴内，加速定向腐蚀；
图3是扩孔效果示意图；
图4是低反射率微观绒面结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
第一步，进片：把多晶硅片放入制绒机中；
第二步，碱抛：利用硅在KOH中各向异性反应和制绒辅助剂的辅助制绒作用，在硅片表面形成凸起的小丘状和金字塔结构，同时去除油污和机械损伤层；
第三步，镀银：利用Ag/Ag+***能量远低于硅的价带边缘，Ag+从硅的价带中得到电子，从而被还原，Ag颗粒在硅表面实现占位，均匀的附着在硅片表面，Ag++e-＝Ag，Si+6HF＝H2SiF6+2H2；
第四步，挖孔：在氢氟酸和双氧水的作用下，金属离子与所接触硅原子发生电化学腐蚀从而定向腐蚀硅片，将银纳米颗粒注入到晶硅表面的空穴内，加速定向腐蚀，在其表面形成纳米级微观结构形成陷光效应构成纳米级孔洞；
第五步，脱银：利用氨水、双氧水与银离子形成络合物去除硅片表面银离子；
第六步，扩孔：使挖孔后的纳米级孔洞绒面扩大，增加光的吸收；
第七步，碱洗：清洗扩孔后表面覆盖的多孔硅，和表面毛刺、小丘状和金字塔结构，利用高浓度的碱对表面进行漂洗，利用OH-对硅各向异性腐蚀腐蚀，清洗掉由于在酸里面反应留下的表面毛刺、小丘状和金字塔结构；
第八步，去毛刺：高浓度的盐酸和双氧水，利用次氯酸的强氧化性漂洗表面毛刺、小丘状和金字塔结构，除此之外也附带脱银功能；
第九步，酸洗：利用盐酸主要去除杂质离子，氢氟酸主要对硅片表面疏水；
第十步，烘干：利用热风箱烘干硅片表面的水。
实施例2
在硅片表面经过以上十个工序后，最终制作出开口大小均匀的孔，深浅均匀的低反射率纳米级孔洞绒面，所述的孔的开口直径在400-500纳米，孔深350-400纳米，反射率18-20。
实施例3
所述的孔深350-400纳米条件是在温度33℃-35℃，时间180-220S内的条件下，通过制绒辅助剂在硅片表面均匀的镀一层金属离子，在氢氟酸、双氧水的作用下金属离子与所接触硅原子发生电化学腐蚀从而纵向腐蚀硅片，在其表面形成纳米级微观结构。
实施例4
所述的孔的开口直径400-500纳米条件是在温度8℃-10℃，时间120-150S的条件下，通过孔深350-400纳米的片在氢氟酸、硝酸的作用下横向腐蚀，使其纳米级孔洞开口达到工艺要求，最终制作出符合要求的低反射率微观绒面，反射率的范围为18-20。
Claims (4)
1.一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺，其特征在于：
第一步，进片：把多晶硅片放入制绒机中；
第二步，碱抛：利用硅在KOH中各向异性反应和制绒辅助剂的辅助制绒作用，在硅片表面形成凸起的小丘状和金字塔结构，同时去除油污和机械损伤层；
第三步，镀银：利用Ag/Ag+***能量远低于硅的价带边缘，Ag+从硅的价带中得到电子，从而被还原，Ag颗粒在硅表面实现占位，均匀的附着在硅片表面，Ag++e-＝Ag，Si+6HF＝H2SiF6+2H2；
第四步，挖孔：在氢氟酸和双氧水的作用下，金属离子与所接触硅原子发生电化学腐蚀从而定向腐蚀硅片，将银纳米颗粒注入到晶硅表面的空穴内，加速定向腐蚀，在其表面形成纳米级微观结构形成陷光效应构成纳米级孔洞；
第五步，脱银：利用氨水、双氧水与银离子形成络合物去除硅片表面银离子；
第六步，扩孔：使挖孔后的纳米级孔洞绒面扩大，增加光的吸收；
第七步，碱洗：清洗扩孔后表面覆盖的多孔硅，和表面毛刺、小丘状和金字塔结构，利用高浓度的碱对表面进行漂洗，利用OH-对硅各向异性腐蚀腐蚀，清洗掉由于在酸里面反应留下的表面毛刺、小丘状和金字塔结构；
第八步，去毛刺：高浓度的盐酸和双氧水，利用次氯酸的强氧化性漂洗表面毛刺、小丘状和金字塔结构，除此之外也附带脱银功能；
第九步，酸洗：利用盐酸主要去除杂质离子，氢氟酸主要对硅片表面疏水；
第十步，烘干：利用热风箱烘干硅片表面的水。
2.根据权利要求1所述的一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺，其特征在于：在硅片表面经过以上十个工序后，最终制作出开口大小均匀的孔，深浅均匀的低反射率纳米级孔洞绒面，所述的孔的开口直径在400-500纳米，孔深350-400纳米，反射率18-20。
3.根据权利要求1所述的一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺，其特征在于：所述的孔深350-400纳米条件是在温度33℃-35℃，时间180-220S内的条件下，通过制绒辅助剂在硅片表面均匀的镀一层金属离子，在氢氟酸、双氧水的作用下金属离子与所接触硅原子发生电化学腐蚀从而纵向腐蚀硅片，在其表面形成纳米级微观结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于多晶硅金刚线切片的制绒工艺，其特征在于：所述的孔的开口直径400-500纳米条件是在温度8℃-10℃，时间120-150S的条件下，通过孔深350-400纳米的片在氢氟酸、硝酸的作用下横向腐蚀，使其纳米级孔洞开口达到工艺要求，最终制作出符合要求的低反射率微观绒面，反射率的范围为18-20。
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