一种利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法，其特征在于具有如下步骤：对开方后的晶体硅锭依次进行单面抛光，清洗和烘干；在烘干后的抛光面覆盖一层掩模板，掩模板具有多个相互平行的直线形孔隙；在覆盖掩模板的抛光面上镀催化剂，以获得覆盖在抛光面上的线性催化剂线；将上述具有线性催化剂线的晶体硅锭浸入到腐蚀液中进行腐蚀；腐蚀过程完成后将腐蚀后获得的硅片从腐蚀液中取出，并除去硅片表面剩余的催化剂。通过本发明专利技术可以实现在指定区域上进行硅锭的切割以获得硅片，大幅度减少了晶体硅的浪费；通过本发明专利技术可以有效减少切割过程中杂质及机械应力的引入，减少硅片缺陷的产生。

A Method of Cutting Crystalline Silicon Using Metal Catalytic Corrosion Technology

【技术实现步骤摘要】
一种利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法
本专利技术涉及一种切割晶体硅方法，具体地说是一种利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法。
技术介绍
21世纪太阳能将会成为世界能源组成中一个重要的部分，在太阳能光伏产业发展的整个产业链中，晶硅太阳能电池的生产主要包括以下过程：硅料→晶体硅→硅棒、硅锭→硅片→电池片→太阳能组件。其中将晶体硅加工成硅片是一个至关重要的过程。目前主要采用的切割硅片的方法为砂浆切割和金刚线切割，均属于机械切割，两者的切割线分别为浸在碳化硅切割液中的切割线以及表面固结有金刚石磨粒的切割线。缠绕在导线轮上的切割线构成一张水平的、平行的“切割网”。当电机转动导线轮时，整张切割网就会以每秒5米到25米的速度运行。在整个切割过程中切割线的速度及其线性(往复)运动可以进行调整。将硅片安装到切割台上，切割台纵向运动并穿过移动的切割网，将硅块切割成硅片。但采用上述方式对硅片切割后，只有45％-50％左右的硅料以硅片的形式存在，其余的50％-55％的硅料在切割过程中以切割废浆料的形式流失。而且在机械切割过程中会伴随着较大的摩擦热释放，同时由于切割磨粒与硅棒之间的碰撞和摩擦而产生的破碎磨粒和硅颗粒也将混入切割体系中，造成废液难回收等问题。此外，切割过程中还易引入机械应力，从而在晶体硅中引入缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型的金属催化腐蚀技术切割晶体硅片的方法，可以通过控制催化剂的分布来控制切割区域，从而减小加工区域，避免晶体硅的浪费；同时，采用化学腐蚀的方法可以阻止机械应力的带入，进而避免缺陷产生。本专利技术采用的技术手段如下：一种利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法，具有如下步骤：对开方后的晶体硅锭依次进行单面抛光，清洗和烘干；在烘干后的抛光面覆盖一层掩模板，掩模板具有多个相互平行的直线形孔隙；在覆盖掩模板的抛光面上镀催化剂，以获得覆盖在抛光面上的线性催化剂线；将上述具有线性催化剂线的晶体硅锭浸入到腐蚀液中进行腐蚀，通过腐蚀控制，实现晶体硅切割；腐蚀过程完成后将腐蚀后获得的硅片从腐蚀液中取出，并除去硅片表面剩余的催化剂，获得切割后的硅片。所述清洗的具体步骤如下：单面抛光后的晶体硅锭在乙醇溶液中超声清洗5-20min，后放入浓度为5％-20％的氢氟酸溶液中超声清洗5-20min，最后放入去离子水中超声清洗5-20min。所述烘干的具体步骤如下：清洗后的晶体硅锭置于40-100℃的烘干箱中，烘干0.5-3h。所述直线形孔隙的长度为100-200mm，宽度为5-20μm，所述直线形孔隙间距为100-300μm，所述掩模板控制催化剂的尺寸及位置分布，以达到在指定区域镀催化剂的效果，从而诱导腐蚀液进行定向腐蚀，可以极大的减小加工区域，减少硅材料的损失浪费情况；同时可以避免线切割等加工手段引入杂质、机械应力等问题，减少硅片缺陷的产生。所述镀催化剂的方法包括磁控溅射沉积、蒸镀、喷镀或化学反应沉积；所述催化剂为银、铂、钯、金中的一种或者几种组合。所述腐蚀液含有氢氟酸和双氧水并加入醇类及醛类的表面活性剂和反应催化剂，氢氟酸和双氧水浓度分别为1-10M和0.5-10M，腐蚀温度为10-80℃。除去硅片表面剩余的催化剂的具体步骤如下：将腐蚀后获得的硅片浸入到体积比为1:0.1-1:10的氨水和双氧水混合溶液中，浸泡1-10min。与现有技术相比，本专利技术具有如下效果：1、通过本专利技术可以实现在指定区域上进行晶体硅的切割，获得硅片，大幅度减少了晶体硅的浪费；2、通过本专利技术可以有效减少切割过程中杂质及机械应力的引入，减少硅片缺陷的产生。基于上述理由本专利技术可在晶体硅切割等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的具体实施方式中利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法的流程图。图2是本专利技术的具体实施方式中掩模板的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，一种利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法，选用开方后的晶体硅锭作为加工对象，按加工尺寸要求进行切割，具有如下步骤：先对晶体硅锭进行单面抛光，然后进行清洗。在乙醇溶液中超声清洗5-20min，后放入浓度为5％-20％的氢氟酸溶液中超声清洗5-20min，最后放入去离子水中超声清洗5-20min，取出后置于40-100℃的烘干箱中0.5-3个小时；在清洗、烘干后的抛光面覆盖一层掩模板1，掩模板1具有多个相互平行的直线形孔隙2，直线形孔隙2的长度为100-200mm，宽度为5-20μm，孔隙间距为100-300μm，以达到在指定区域镀催化剂线的效果。催化剂为银、铂、钯、金中的一种或者几种组合，下述以银为例。采用磁控溅射沉积、蒸镀、喷镀或化学反应沉积的方法在覆盖掩模板1的抛光面上镀银，以获得线性的覆盖在指定区域的银线；将上述具有银线的晶体硅锭浸入到腐蚀液中进行腐蚀，所述腐蚀液含有氢氟酸和双氧水并加入醇类及醛类的表面活性剂和反应催化剂，氢氟酸和双氧水浓度分别为1-10M和0.5-10M，腐蚀温度为10-80℃；腐蚀过程完成后将腐蚀后获得的硅片从腐蚀液中取出，浸入到体积比为1:0.1-1:10的氨水和双氧水混合溶液中，浸泡1-10min，以除去硅片表面剩余的银，获得切割后的硅片。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法，其特征在于具有如下步骤：对开方后的晶体硅锭依次进行单面抛光，清洗和烘干；在烘干后的抛光面覆盖一层掩模板，掩模板具有多个相互平行的直线形孔隙；在覆盖掩模板的抛光面上镀催化剂，以获得覆盖在抛光面上的线性催化剂线；将上述具有线性催化剂线的晶体硅锭浸入到腐蚀液中进行腐蚀；腐蚀过程完成后将腐蚀后获得的硅片从腐蚀液中取出，并除去硅片表面剩余的催化剂，获得切割后的硅片。

【技术特征摘要】
1.一种利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法，其特征在于具有如下步骤：对开方后的晶体硅锭依次进行单面抛光，清洗和烘干；在烘干后的抛光面覆盖一层掩模板，掩模板具有多个相互平行的直线形孔隙；在覆盖掩模板的抛光面上镀催化剂，以获得覆盖在抛光面上的线性催化剂线；将上述具有线性催化剂线的晶体硅锭浸入到腐蚀液中进行腐蚀；腐蚀过程完成后将腐蚀后获得的硅片从腐蚀液中取出，并除去硅片表面剩余的催化剂，获得切割后的硅片。2.根据权利要求1所述的利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法，其特征在于：所述清洗的具体步骤如下：单面抛光后的晶体硅锭在乙醇溶液中超声清洗5-20min，后放入浓度为5％-20％的氢氟酸溶液中超声清洗5-20min，最后放入去离子水中超声清洗5-20min。3.根据权利要求1所述的利用金属催化腐蚀技术切割晶体硅的方法，其特征在于：所述烘干的具体步骤如下：清洗后的晶体硅锭置于40-100℃的烘干箱中，烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳艳，武晓玮，谭毅，蔡敏，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21