金字塔快速制绒液及其制绒方法和硅片制品技术

本发明专利技术公开了一种金字塔快速制绒液及其制绒方法和硅片制品，所述金字塔快速制绒液主要成分包括有银离子源、铜离子源、氟离子源、氧化剂和去离子水。采用上述金字塔快速制绒液可以在室温条件下快速地对硅片表面制绒，可以在极短时间内在硅片表面上形成独立、完整、均匀且紧密排布的正金字塔绒面结构，结构尺寸为0.5μm～2μm，其表面反射率在8％～20％之间，与现有产线金字塔结构相比尺寸小，塔尖圆滑，且分布更加均匀，非常有利于背抛及钝化，特别适合现有的PERC、HIT、IBC等高效电池结构。本发明专利技术提供的金字塔制绒方法整体反应时间控制在5min以内，可以极大地降低时间成本和设备成本，利于广泛推广应用。利于广泛推广应用。利于广泛推广应用。

【技术实现步骤摘要】
金字塔快速制绒液及其制绒方法和硅片制品


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种金字塔快速制绒液及其制绒方法和硅片制品。

技术介绍

[0002]制绒，作为晶硅电池工艺中的一道关键工序，在提效方面发挥着重大作用。对于单晶硅来说，常用的制绒工艺是碱制绒，通过碱的各向异性刻蚀在硅片表面形成金字塔结构。碱制绒工艺中，通常需要加入一些添加剂，比如IPA等来有效调控反应。但是随着晶硅电池技术的发展，降本增效越来越成为关注焦点。传统的碱制绒工艺需要高温(75℃～85℃)、长时间(20min～30min)及较大减重的粗抛，即使近几年碱制绒进行了改良，但其制绒温度、粗抛工艺仍需要高温，反应时间仍然维持在10min左右。
[0003]另外，现有的碱制绒工艺得到的金字塔结构塔顶比较尖锐，不利于后续电池工艺的钝化，特别是对PERC、HIT、IBC等高效电池技术，对钝化的要求非常严格，如需改善金字塔的钝化工艺，需要引入额外的化学处理工艺“rounding”，但这也会同时损失其光学特性，增加反射率。而且，现有碱制绒工艺得到的金字塔结构的尺寸较大，一般为1μm～10μm，且尺寸分布很不均匀，如此大尺寸的结构再加上尺寸大小不一，对后续电池工艺的钝化、背抛及电极接触是非常不利的，严重影响电池效率的提升。
[0004]因此，基于以上几点，需要一种新的工艺来同时解决工艺成本和结构缺陷问题。

技术实现思路

[0005]针对上述的不足，本专利技术目的在于，提供一种金字塔快速制绒液及其制绒方法和硅片制品。/>[0006]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：
[0007]一种金字塔快速制绒液，其各组分包括有银离子源、铜离子源、氟离子源、氧化剂和去离子水，各组分的浓度分别为：银离子源0.001mmol/L～0.5mmol/L；铜离子源1mmol/L～200mmol/L；氟离子源0.5mol/L～10mol/L；氧化剂0.1mol/L～8mol/L。
[0008]作为本专利技术的一种改进方案，所述银离子源选自硝酸银、氟化银、硫酸银中的一种或多种混合。
[0009]作为本专利技术的一种改进方案，所述铜离子源选自硝酸铜、硫酸铜、氯化铜中的一种或多种混合。
[0010]作为本专利技术的一种改进方案，所述氟离子源为氢氟酸。
[0011]作为本专利技术的一种改进方案，所述氧化剂能够将硅片中的硅氧化为氧化硅和将铜氧化为铜离子。
[0012]作为本专利技术的一种改进方案，所述银离子源为硝酸银，铜离子源为硝酸铜，氟离子源为氢氟酸，氧化剂为双氧水。
[0013]一种金字塔制绒方法，其包括以下步骤：
[0014](1)预备上述的金字塔快速制绒液；
[0015](2)预备硅片；
[0016](3)将所述硅片放置于所述金字塔快速制绒液中，在预定温度下刻蚀一定时间，对所述硅片进行制绒，从而得到表面金字塔制绒的硅片；
[0017](4)将得到表面金字塔制绒的硅片置于酸洗液中，浸泡120s～180s，然后水洗，去除表面残留酸液，并用氮气吹干；所述的酸洗液中采用的酸为浓硝酸；硝酸的质量百分比浓度为59％～65％；
[0018]所述步骤(1)、(2)不分先后顺序。
[0019]作为本专利技术的一种改进方案，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
[0020](2.1)预洗：对所预备的硅片置于碱液和双氧水相混合的混合溶液中浸泡一定时间，之后进行水洗，去除表面携带的碱液；
[0021](2.2)水洗：将预洗后的硅片置于酸溶液中，浸泡一定时间，去除硅片表面残留的碱液，后置于水中，去除表面携带的酸液。
[0022]其中，所述碱液的质量百分比浓度为50％，所述双氧水的质量百分比浓度为30％～35％；所述碱液和双氧水的体积比为：1～3:2～10；在混合溶液中的浸泡温度为45℃～60℃，浸泡时间为60s～180s；所述酸溶液为氢氟酸或硝酸的稀释液，其中氢氟酸的质量百分比为41％～49％，硝酸的质量百分比浓度为59％～65％；稀释液中酸的体积比为1％；在酸溶液中的浸泡时间为80s～200s，浸泡温度为室温。
[0023]作为本专利技术的一种改进方案，所述步骤(3)中的预定温度为20℃～40℃，刻蚀的时间为60s～360s。
[0024]一种硅片，其具有制绒表面，所述制绒表面采用上述的金字塔制绒方法进行制绒而成，所述制绒表面由大小比较一致、均匀且独立分布的金字塔结构构成，所述金字塔结构的塔底为四边形，所述四边形的变长为0.5μm～2μm；所述金字塔结构的高度为0.5μm～2μm。所述制绒表面上的金字塔的塔顶形状会随着制绒液配比、制绒时间不同而发生变化。
[0025]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的金字塔快速制绒液主要采用银离子源与铜离子源作为主要的催化剂，在氟离子源和氧化剂的协同配合下完成快速制绒。其中，银离子源所使用的量非常少，铜离子源本身为一种比较廉价的催化剂，因此本专利技术制绒液的成本很低。本专利技术制绒液中，银离子源作为诱导制绒催化剂，优先在硅片表面形成纳米起绒点；纳米起绒点的增加可以有效减弱金刚线切割线痕对金属沉积的影响，可以极大限度的保证最终结构的均匀性。由于这些纳米起绒点有效降低了表面能，使得铜离子源沿着这些纳米起绒点更容易进行各项异性沉积；另外，银离子的存在，破坏了铜离子的局域向下刻蚀行为；同时又由于表面起绒点的增加，有效限制了表面沉积铜颗粒的继续长大；溶液中存在的氧化剂可以有效保证铜的沉积与溶解之间的平衡；溶液中存在的HF酸保证了氧化硅的迅速刻蚀并形成溶于水的氟硅酸，促使整个反应进行下去；铜的各项异性沉积导致了HF酸的各项异性刻蚀；综合以上因素，保证了最终形成的结构为金字塔结构，且结构分布均匀、大小一致、形貌可控。
[0026]本专利技术提供的金字塔制绒方法，可以在室温条件下在硅片表面快速形成金字塔结构，无需粗抛；整体反应时间控制在5min以内，反应温度控制在25℃附近，可以极大地降低时间成本和设备成本；制绒形成的金字塔结构尺寸较碱制绒得到的结构尺寸偏小，且各个
独立的金字塔尺寸一致，尺寸范围在0.5μm～2μm；此种小尺寸的倒金字塔结构在保证反射率的同时，将非常有利于高效电池结构中的钝化和背抛，同时由于尺寸大小比较一致，可以极大程度的改善电极接触，对电池效率的提升大有助益。另外，可以通过调节制绒配比、制绒温度、反应时间等参数来调控金字塔的形貌尺寸，以更好地匹配后道电池工艺，灵活性高，适用范围广，利于广泛推广应用。
[0027]下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步说明。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1中的经制绒后获得的金字塔表面形貌局部放大SEM图。
[0029]图2为本专利技术实施例1中的经制绒后获得的金字塔表面SEM图。
[0030]图3为本专利技术实施例1中的经制绒后获得的金字塔截面SEM图。
[0031]图4为本专利技术实施例2中的经制绒后获得的金字塔表面SEM图。
[0032]图5为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金字塔快速制绒液，其特征在于，其各组分包括有银离子源、铜离子源、氟离子源、氧化剂和去离子水，各组分的浓度分别为：银离子源0.001mmol/L～0.5mmol/L；铜离子源1mmol/L～200mmol/L；氟离子源0.5mol/L～10mol/L；氧化剂0.1mol/L～8mol/L。2.根据权利要求1所述的金字塔快速制绒液，其特征在于，所述银离子源选自硝酸银、氟化银、硫酸银中的一种或多种混合。3.根据权利要求1所述的金字塔快速制绒液，其特征在于，所述铜离子源选自硝酸铜、硫酸铜、氯化铜中的一种或多种混合。4.根据权利要求1所述的金字塔快速制绒液，其特征在于，所述氟离子源为氢氟酸；所述氧化剂能够将硅片中的硅氧化为氧化硅和将铜氧化为铜离子。5.一种金字塔制绒方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)预备权利要求1至4中任意一项所述的金字塔快速制绒液；(2)预备硅片；(3)将所述硅片放置于所述金字塔快速制绒液中，在预定温度下刻蚀一定时间，对所述硅片进行制绒，从而得到表面金字塔制绒的硅片；所述步骤(1)、(2)不分先后顺序。6.根据权利要求5所述的金字塔制绒方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊桃，刘尧平，陈伟，赵燕，陈全胜，唐旱波，王燕，杜小龙，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：