低表面反射率金刚线切割多晶硅片绒面的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低表面反射率金刚线切割多晶硅片绒面的制备方法，包括以下步骤：(1)在20～50℃下，将清洗后的金刚线切割多晶硅片浸没于第一腐蚀液中腐蚀20～60min；第一腐蚀液为HF、Fe(NO3)3和乙醇的混合水溶液，HF的浓度为1～10mol/L，Fe(NO3)3的浓度为0.1～1mol/L，乙醇的体积百分比浓度为1～5％；(2)在10～30℃下，将步骤(1)中腐蚀后的金刚线切割多晶硅片浸没于第二腐蚀液中腐蚀10～30min；第二腐蚀液为氨水、双氧水和去离子水的混合溶液，氨水、双氧水和去离子水的体积比为1∶1～3∶1～6；氨水的质量百分比浓度为25％、双氧水的质量百分比浓度为30％；(3)将腐蚀后的金刚线切割多晶硅片用去离子水清洗、吹干，即得。该制备方法制备的金刚线切割多晶硅片绒面反射率低，少子寿命较长。

【技术实现步骤摘要】
低表面反射率金刚线切割多晶硅片绒面的制备方法
本专利技术涉及太阳能应用领域，尤其涉及一种低表面反射率金刚线切割多晶硅太阳电池绒面的制备方法。
技术介绍
目前，最重要的太阳电池材料是晶体硅，占据了90％以上的市场份额。晶体硅主要分为单晶硅、多晶硅，由于多晶硅的成本更低，其市场份额一直超越单晶硅占光伏市场的主导。对于多晶硅太阳电池来讲，如何提高电池效率同时降低成本是目前的研究热点。在硅片上制备绒面能够有效降低光反射率，增加光吸收，从而提高太阳电池的效率。金刚线切割多晶硅片具有切割速度快、精度高、原材料损耗小等优点，并且金刚线切割多晶硅片由于切割成本较砂浆片低0.3～0.7元，因而市场上急迫想将砂浆多晶片切换为金刚线多晶片。但是，金刚线多晶硅片的制绒是个大难题。由于金刚线多晶硅片切割的损伤层较浅，线痕区和非线痕区差异大，采用常规酸制绒后硅片表面反光和线痕严重，出绒率低，并且反射率较高，因而制成电池片后效率较低，外观也无法通过。而其他方法诸如等离子干法刻蚀(RIE)、激光刻槽等干法刻蚀法虽然可以制备出较为均匀、反射率较低的绒面，但是这些方法的成本很高且设备昂贵，硅片表面也会有较为严重的机械损伤；利用金属辅助催化腐蚀法制备绒面，其成本较高，同时含贵金属的废液处理也是需要注意的问题，工业化生产较为困难。因而，如何低成本制备出较好的金刚线切割多晶硅片的绒面是目前的研究热点。
技术实现思路
本专利技术提供一种低表面反射率金刚线切割多晶硅片绒面的制备方法，制备的金刚线切割多晶硅片绒面反射率低，少子寿命较长。本专利技术提供了如下技术方案：一种低表面反射率金刚线切割多晶硅片绒面的制备方法，包括以下步骤：(1)在20～50℃下，将清洗后的金刚线切割多晶硅片浸没于第一腐蚀液中腐蚀20～60min；所述第一腐蚀液为HF、Fe(NO3)3和乙醇的混合水溶液，在第一腐蚀液中，HF的浓度为1～10mol/L，Fe(NO3)3的浓度为0.1～1mol/L，乙醇的体积百分比浓度为1～5％；(2)在10～30℃下，将步骤(1)中腐蚀后的金刚线切割多晶硅片浸没于第二腐蚀液中腐蚀10～30min；所述第二腐蚀液为氨水、双氧水和去离子水的混合溶液，氨水、双氧水和去离子水的体积比为1∶1～3∶1～6；氨水的质量百分比浓度为25％、双氧水的质量百分比浓度为30％；(3)将步骤(2)中腐蚀后的金刚线切割多晶硅片用去离子水清洗、吹干，即得。本专利技术的制备方法为金属辅助催化腐蚀法，采用的辅助金属为铁，其价格低廉，后续的废液处理简单，更利于工业化生产。采用该方法制备的金刚线切割多晶硅片绒面反射率低，少子寿命较长。本专利技术的制备方法中，通过第一次腐蚀，一方面可以去除金刚线切割硅片表面的损伤层，另一方面还在多晶硅表面形成微米级的腐蚀坑，初步降低金刚线切割硅片表面的反射率；通过第二次腐蚀，可在第一次腐蚀形成的微米级腐蚀坑上均匀的腐蚀出小孔洞，进一步降低金刚线切割硅片表面的反射率。优选的步骤(1)中，所述的清洗为：将金刚线切割多晶硅片放入乙醇中超声清洗后，再投入RCA溶液中进行清洗。经过步骤(1)的清洗后，可以有效去除金刚线切割多晶硅片表面的有机物和金属离子，便于后续的腐蚀。步骤(1)对金刚线切割多晶硅片表面进行第一次腐蚀，腐蚀后在金刚线切割多晶硅片表面形成均匀的腐蚀坑。优选的，在第一腐蚀液中，HF的浓度为5～10mol/L，Fe(NO3)3的浓度为0.1～0.5mol/L，乙醇的体积百分比浓度为1～2％；进一步优选的，HF的浓度为5～10mol/L，Fe(NO3)3的浓度为0.2～0.4mol/L，乙醇的体积百分比浓度为1％。上述配比的第一腐蚀液可以使腐蚀后的金刚线切割多晶硅片的腐蚀坑更加均匀。优选的，步骤(1)中，腐蚀温度为28～32℃，腐蚀时间为30～40min。如果步骤(1)中的腐蚀温度较高，会使得铁扩散进入硅片中，形成铁硼复合对，大大降低多晶硅片的有效少子寿命，降低电池效率；腐蚀温度较低，则反应速率较慢，需要较长的反应时间，不利于工业化生产。最优选的，步骤(1)中，腐蚀温度为30℃，腐蚀时间为30～40min。步骤(2)中，碱性的第二腐蚀液不仅可以去除步骤(1)中残留的铁，同时该碱性溶液可以和硅反应，对多孔硅结构进行修正，去除步骤(1)中形成的过于微小的孔结构，减少少数载流子的表面复合，提高金刚线切割多晶硅片的有效少子寿命，提高电池性能。优选的，在第二腐蚀液中，氨水、双氧水和去离子水的体积比为1∶1∶2～4。进一步优选的，步骤(2)中，腐蚀温度为室温，腐蚀时间为10～20min。在室温下反应，有利于工业化生产，节省能源。一种优选的技术方案为：一种低表面反射率金刚线切割多晶硅片绒面的制备方法，包括以下步骤：(1)在30℃下，将清洗后的金刚线切割多晶硅片浸没于第一腐蚀液中腐蚀20～60min；所述第一腐蚀液为HF、Fe(NO3)3和乙醇的混合水溶液，在第一腐蚀液中，HF的浓度为5～10mol/L，Fe(NO3)3的浓度为0.2～4mol/L，乙醇的体积百分比浓度为1％；(2)在室温下，将步骤(1)中腐蚀后的金刚线切割多晶硅片浸没于第二腐蚀液中腐蚀20～30min；所述第二腐蚀液为氨水、双氧水和去离子水的混合溶液，氨水、双氧水和去离子水的体积比为1∶1∶2～4；氨水的质量百分比浓度为25％、双氧水的质量百分比浓度为30％；(3)将步骤(2)中腐蚀后的金刚线切割多晶硅片用去离子水清洗、吹干，即得。该优选技术方案制定的绒面反射率低、少子寿命较长。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的制备方法使用的设备均为通用设备，只需要在聚四氟乙烯的容器内进行化学腐蚀，方法简单；(2)目前金属辅助催化腐蚀法大多是采用的贵金属金、银等，而本专利技术的制备方法采用的是铁，价格更为低廉，且后续的废液处理相对于贵金属的废液处理来讲成本更低工艺更简单，更利于工业化生产；(3)制备的金刚线切割多晶硅片绒面反射率低，绒面反射率可降至10％以下，且制备的金刚线切割多晶硅片的少子寿命较长。附图说明图1为实施例2制备的金刚线切割多晶硅片表面绒面的扫描电子显微镜图；图2为实施例1～3和对比例1制备的金刚线切割多晶硅片表面绒面的反射率曲线图。具体实施方式实施例1(1)将厚度为180±5μm，大小为30mm×30mm的金刚线切割多晶硅片放入乙醇中超声清洗，再在80℃下投入RCA溶液中清洗，去除硅片表面有机物和金属离子；(2)将清洗后的硅片放入装有腐蚀液的聚四氟乙烯反应釜中，密封，在30℃下，反应30min，腐蚀液为HF、Fe(NO3)3和乙醇的混合水溶液，混合液中HF的浓度为10mol/L，Fe(NO3)3的浓度为0.2mol/L，乙醇的体积百分比浓度为1％。腐蚀后在硅片表面形成多孔结构；(3)将步骤2得到的硅片放入碱性混合溶液中反应。碱性混合溶液由质量百分比浓度为25％的氨水、质量百分比浓度为30％的双氧水以及DI混合而成，氨水、双氧水、DI的配比为1∶1∶3(vol)，室温下浸泡15min，去除残留的铁，同时起到对纳米陷光结构的刻蚀修正作用。再用去离子水清洗硅片，最后用氮气吹干。制备的金刚线切割多晶硅片绒面的有效少子寿命为2.148μs；由图2可知，制备的金刚线切割多晶硅片绒面在400nm至1000n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低表面反射率金刚线切割多晶硅片绒面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在20～50℃下，将清洗后的金刚线切割多晶硅片浸没于第一腐蚀液中腐蚀20～60min；所述第一腐蚀液为HF、Fe(NO3)3和乙醇的混合水溶液，在第一腐蚀液中，HF的浓度为1～10mol/L，Fe(NO3)3的浓度为0.1～1mol/L，乙醇的体积百分比浓度为1～5％；(2)在10～30℃下，将步骤(1)中腐蚀后的金刚线切割多晶硅片浸没于第二腐蚀液中腐蚀10～30min；所述第二腐蚀液为氨水、双氧水和去离子水的混合溶液，氨水、双氧水和去离子水的体积比为1∶1～3∶1～6；氨水的质量百分比浓度为25％、双氧水的质量百分比浓度为30％；(3)将步骤(2)中腐蚀后的金刚线切割多晶硅片用去离子水清洗、吹干，即得。

【技术特征摘要】
1.一种低表面反射率金刚线切割多晶硅片绒面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在20～50℃下，将清洗后的金刚线切割多晶硅片浸没于第一腐蚀液中腐蚀20～60min；所述第一腐蚀液为HF、Fe(NO3)3和乙醇的混合水溶液，在第一腐蚀液中，HF的浓度为1～10mol/L，Fe(NO3)3的浓度为0.1～1mol/L，乙醇的体积百分比浓度为1～5％；(2)在10～30℃下，将步骤(1)中腐蚀后的金刚线切割多晶硅片浸没于第二腐蚀液中腐蚀10～30min；所述第二腐蚀液为氨水、双氧水和去离子水的混合溶液，氨水、双氧水和去离子水的体积比为1∶1～3∶1～6；氨水的质量百分比浓度为25％、双氧水的质量百分比浓度为30％；(3)将步骤(2)中腐蚀后的金刚线切割多晶硅片用去离子水清洗、吹干，即得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的清洗为：将金刚线切割多晶硅片放入乙醇中超声清洗后，再投入RCA溶液中进行清洗。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第一腐蚀液中，HF的浓度为5～10mol/L，Fe(NO3)3的浓度为0.1～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：汪雷，刘友博，蔡辉，王淑娴，李利凯，杨德仁，孙葳，陈敏，刘雪艳，沈家万，
申请(专利权)人：浙江大学，蚌埠产品质量监督检验研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33