一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用技术

本发明专利技术提供了一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法，先对金刚石线切割的多晶硅片在850-900℃下进行扩磷预处理，在所述硅片表层形成一层方块电阻为40-100ohm/Sq的N型重掺杂层，得到制绒预处理硅片。本发明专利技术还提供了一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，对所述制绒预处理硅片进行常规制绒处理，形成具有均匀、低反射率绒面，得到金刚线切割多晶硅片制绒产品。本发明专利技术还提供了一种制绒预处理硅片和金刚线切割多晶硅片制绒产品。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用
本专利技术属于多晶硅片制绒
，具体涉及一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用。
技术介绍
硅晶片广泛应用在光伏太阳能、液晶显示和半导体领域，因此采用切割硅块制得硅片的技术也得以发展。目前光伏行业所用晶体硅片的切割主要采用砂浆多线切割技术，但是该技术存在切割工艺效率低下、成本高、切割后废砂浆的排放污染大等问题。相比之下，固体磨料金刚石线锯切割(简称金刚线切割)技术具有切割速度快、切割精度高、材料损耗低、硅片加工成本低、环境清洁等特点，受到了越来越多的关注。在太阳能电池生产过程中，硅片表面制绒是一道关键工序。目前多晶硅片多是采用酸制绒，它利用硅片表面的损伤层进行各向同性腐蚀，形成高低不平的表面，降低硅片表面反射率，从而提高太阳能电池光电转化效率。常规砂浆切割的多晶硅片的表面损伤层较均匀，约为10-11μm，表面无明显的线痕(如图1所示)，经RENA工艺制绒工艺，即HF-HNO3-H2O酸制绒，可得到整面腐蚀均匀的绒面(如图2所示)；但金刚线切割多晶硅片的表面损伤层较浅，约为5～6μm，它的损伤以部分小深孔损伤为主，表面密布光滑切割线痕(如图3所示)；如果按正常的多晶硅片的RENA制绒工艺，形成的绒面非常不规则且较浅(如图4所示)，反射率大大高于正常硅片水平，其电池转化效率也比较低，使该新型切割工艺硅片无法大规模生产。因此，有必要开发出能与金刚石切割多晶硅片相配套的制绒工艺，弱化酸制绒工艺对损伤层的反应速度的选择性，使后续电池制作工序能依照目前现有工序进行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法和制绒预处理硅片及其应用。第一方面，本专利技术提供了一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法，包括如下步骤：(1)取金刚线切割的多晶硅片进行清洗、烘干，之后将所述硅片置于扩散炉中，并将扩散炉升温至850-900℃，通入大流量氮气，祛除炉内气体；(2)待扩散炉的温度稳定后，通入携液态磷源的氮气、氧气进行扩散，扩散温度为850-900℃，扩散时间为10-15min，其中，携液态磷源的氮气的流量为40-100ml/min，氧气的流量为30-90ml/min；(3)将扩散炉通入大流量氮气，完成扩散过程，得到带磷扩散层的多晶硅片，即制绒预处理多晶硅片。优选地，步骤(1)中，所述金刚线切割的多晶硅片为P型硅片。如本专利技术所述，步骤(1)中，所述清洗，是采用浓度为5-20％的稀HF溶液进行清洗，去除硅片表面的油污及氧化层；所述烘干，是确保进入扩散炉钱的硅片是干燥的。优选地，步骤(1)中，所述大流量氮气的流量为500-1000ml/min。如本专利技术所述的，步骤(1)中，通入大流量的氮气，是为了驱除扩散铝管道内的气体及颗粒杂质，以提供一个洁净的环境，以免影响扩散反应的进行。如本专利技术所述的，步骤(2)中，所述携液态磷源的氮气，是指将氮气充入液态磷源中，通过氮气携带液态磷源进入扩散炉。优选地，步骤(2)中，所述液态磷源为三氯氧磷。优选地，步骤(2)中，所述扩散温度为860-890℃。优选地，步骤(2)中，所述携液态磷源的氮气的流量为50-80ml/min。优选地，步骤(2)中，所述氧气的流量为40-70ml/min。优选地，步骤(3)中，所述大流量氮气的流量为500-1000ml/min。如本专利技术所述的，步骤(3)中，通入大流量的氮气，是为了赶走残留在管道内的氧气和携液态磷源的氮气。磷扩散的工艺原理：三氯氧磷POCl3在高温下与氧气反应生成五氧化二磷P2O5，P2O5进一步与硅反应生成SiO2和磷。磷原子在高温下逐步向硅片内部扩散，在硅片表层形成一定的浓度梯度，其反应方程为：4POCl3+3O2＝2P2O5+6Cl2；2P2O5+5Si＝5SiO2+4P。扩散温度及通入的携磷源的氮气流量会影响磷扩散的深度，在宏观上可表现为方块电阻值。方块电阻Rs＝ρ/t(其中ρ为块材的电阻率,t为块材厚度)，在本专利技术中，ρ为硅片本身的电阻率，t为磷扩散的深度。由于扩散深度无法测量，所以只能通过测电阻来大概反映扩散深度和扩散浓度。一般扩散温度越高，时间越长，氮气流量越大，方阻电阻就越小，扩散就越深。因此，本专利技术用方阻值来表征磷扩散的深度。优选地，步骤(3)中，所述带磷扩散层的多晶硅片的方块电阻为40-100ohm/Sq。进一步优选地，步骤(3)中，所述带磷扩散层的多晶硅片的方块电阻为50-80ohm/Sq。更优选地，步骤(3)中，所述带磷扩散层的多晶硅片的方块电阻为60ohm/Sq。本专利技术所述金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法简单，操作性强，该制绒预处理方法能与金刚石切割的多晶硅片相配套，且与现有硅片制绒工艺有很好的兼容性。第二方面，本专利技术提供了一种制绒预处理硅片，所述制绒预处理硅片是采用本专利技术第二方面所述的制绒预处理方法制得。经过扩磷预处理得到的所述制绒预处理硅片，其表面有一层N型重掺杂层，可再利用常规的酸制绒工艺，可得到整面腐蚀均匀的绒面。第三方面，本专利技术提供了一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，所述制绒方法，包括本专利技术第二方面所述的制绒预处理方法，在所述制绒预处理方法之后，进一步包括常规制绒。如本专利技术所述的，所述常规酸制绒是采用硝酸、氢氟酸和水的混合溶液进行制绒处理。所用硝酸和HF的浓度及体积比可以利用现有技术。优选地，所述常规制绒工艺的酸配方为：硝酸、氢氟酸和水的体积比为5-15：1-5：5-10，制绒温度为5-10℃，时间为90-150s。硅片酸制绒工艺的化学反应式为：4HNO3+3Si＝SiO2+4NO2+2H2O；SiO2+HF＝H2SiF6+2H2O；H2SiF6用溶于水，在硅片表面形成虫孔状绒面；之后，再在室温下将硅片用质量浓度5％的KOH溶液处理25-40s，去除硅片表面的多孔硅，再经过去离子水冲洗掉表面残留的碱液；最后用HF与HCl的混合溶液处理多晶硅片50-90s，其中氢氟酸、盐酸与水的体积比为3：5：12，除去硅片表面的各种金属离子杂质等，并用去离子水冲洗酸性表面。所述金刚线切割多晶硅片的制绒方法简单，操作性、实用性强，该制绒方法与现有电池制造工艺有很好的兼容性。第四方面，本专利技术提供了一种金刚线切割多晶硅片制绒产品，所述金刚线切割多晶硅片制绒产品是采用本专利技术第三方面所述的制绒方法制得。所述金刚线切割多晶硅片制绒产品的绒面均匀，反射率低，可按照常规电池制程工序(包括在前表面磷扩散形成前表面场、等离子体刻蚀去边结、化学清洗去磷硅玻璃、前表面沉积氮化硅减反射膜、前表面丝网印刷银浆、背表面丝网印刷铝浆等)，将所述硅片制绒产品制作成光伏电池，使金刚线切割的多晶硅片的电池效率不受影响，从而推动金刚线切割硅片技术的应用。金刚线切割的多晶硅片表面损伤层太少且不均匀，采用常规酸制绒更易在损伤缺陷多的地方发生反应，所以常规酸制绒无法使金刚线切多晶硅片表面形成均匀的绒面。本专利技术提供一种金刚石线切割多晶硅片的制绒方法，先对金刚石线切割的多晶硅片进行扩磷化学预处理，在其表层形成一层N型重掺杂层，得到制绒预处理硅片，然后再利用现有RENA制绒工艺，对所述制绒预处理硅片进行处理，形成均匀的绒面，得到金刚线切割多晶硅片制绒产品。这是由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法，包括如下步骤：(1)取金刚线切割的多晶硅片进行清洗，之后将所述硅片置于扩散炉中，并将扩散炉升温至850‑900℃，通入大流量氮气，祛除炉内气体；(2)待扩散炉的温度稳定后，通入携液态磷源的氮气、氧气进行扩散，扩散温度为850‑900℃，扩散时间为10‑15min，其中，携液态磷源的氮气的流量为40‑100ml/min，氧气的流量为30‑90ml/min；(3)将扩散炉通入大流量氮气，完成扩散过程，得到带磷扩散层的多晶硅片，即制绒预处理硅片。

【技术特征摘要】
1.一种金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法，包括如下步骤：(1)取金刚线切割的多晶硅片进行清洗，之后将所述硅片置于扩散炉中，并将扩散炉升温至850-900℃，通入大流量氮气，去除炉内气体，其中，所述清洗是采用浓度为5-20％的稀HF溶液来进行以去除硅片表面的油污及氧化层；(2)待扩散炉的温度稳定后，通入携液态磷源的氮气、氧气进行扩散，扩散温度为850-900℃，扩散时间为10-15min，其中，携液态磷源的氮气的流量为40-100mL/min，氧气的流量为30-90mL/min；(3)将扩散炉通入大流量氮气，完成扩散过程，得到带磷扩散层的多晶硅片，即制绒预处理硅片。2.如权利要求1所述的制绒预处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述大流量氮气的流量为500-1000mL/min。3.如权利要求1所述的制绒预处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述液态磷源为三氯氧磷。4.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：章金兵，彭也庆，付红平，
申请(专利权)人：江西赛维LDK太阳能高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36