一种金刚线切割多晶硅片制绒工艺

摘要

本发明涉及一种金刚线切割多晶硅片制绒工艺，包括如下步骤：步骤一，采用碱性抛光液对多晶硅片进行化学抛光处理；步骤二，采用镀挖一体处理液对抛光后的硅片进行挖孔处理，在硅片表面制备出纳米孔洞；步骤三，采用脱银处理液对挖孔后的多晶硅片进行脱银处理，脱除硅片表面银颗粒；步骤四，采用扩孔处理液对脱银处理后的硅片进行扩孔处理，在硅片表面形成亚微米或微米级的孔洞。本发明通过对抛光、镀银挖孔、脱银、扩孔的合理控制，使得整个黑硅制绒过程便于控制，简化了制绒步骤，节省槽体数量和设备空间，降低了成本；提高开路电压，提高了组件的CTM；通过优化镀银添加剂组分，降低银含量，配合合理的污水处理工艺，降低了废液处理成本。

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅太阳能电池制造领域，具体涉及一种金刚线切割多晶硅片制绒工艺。

背景技术

太阳能光伏技术经过近些年的不断发展，工艺日趋成熟。目前单晶硅太阳能电池由于具有转换效率高的优势，尤其在使用金刚线切割硅片之后，成本大幅度下降，市场份额逐渐增大，使得多晶硅太阳能电池的生存环境日趋恶劣。为了提高多晶硅电池的转换效率，近年来普遍采用了湿法黑硅技术。它利用金属辅助催化腐蚀，可有效解决金刚线硅片的制绒问题，并能显著提升多晶硅电池的转换效率，提高市场竞争力，但是现有的黑硅技术仍然存在很多弊端。

首先，常规的银离子催化腐蚀工艺，整个制绒步骤繁琐，要包括碱抛、镀银、挖孔、扩孔、清洗等，机台槽体占地面积大，设备和化学品成本高，使得投入和产出不成比例，性价比低，现在已有很多采用黑硅工艺的厂家转为常规制绒工艺。

其次，黑硅的效率提升仅0.2-0.3%，主要是电池端的电流提升，而通常采用酸液扩孔后的黑硅电池片，制成组件后的CTM（电池片制成组件对电池片效率的利用率）就比较低，即扩孔效果不理想。

最后，金属辅助化学刻蚀所使用的银离子浓度虽然不高，但在大规模生产中其消耗量也很大，而且废液银离子的聚集，对环境危害巨大，必须增加废液处理投入，进一步增加了生产成本。

综上所述，能否开发一种制绒步骤简单，两步法制绒，再采用新的扩孔工艺，将绒面尺寸进行优化，提升CTM，而且含银废水处理量少的，综合成本低的多晶硅黑硅制绒添加剂，将有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多晶硅黑硅制绒工艺，通过整合镀银和挖孔，简化制绒步骤，节省槽体数量和设备空间，降低成本；通过优化扩孔添加剂组分和工艺，适当增加孔径大小和深度，在提高电池短路电流的同时，提高开路电压，提高了组件的CTM；通过优化镀银添加剂组分，降低银含量，配合合理的污水处理工艺，杜绝了对环境的危害，降低了废液处理成本。

为实现上述目的，本发明设计了一种金刚线切割多晶硅片制绒工艺，包括如下步骤：

步骤一，采用碱性抛光液对多晶硅片进行化学抛光处理；

所述抛光液由4%~20%氢氧化钾或氢氧化钠、1%-2%抛光添加剂A和余量的去离子水组成；

所述的抛光添加剂A由0.2%-0.4%的氢氧化钠、0.03%-0.05%硅酸钠、0.05%-0.1%羟（羧）甲基纤维素钠、0.05%-0.1%甲酸钠、0.05%-0.15%乙酸钠、1.0%-1.2%糊精、0.02%-0.03%异丙基苯磺酸钠、0.02%-0.03%异构十三醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；

步骤二，采用镀挖一体处理液对抛光后的硅片进行挖孔处理，在硅片表面制备出纳米孔洞；

所述的镀挖一体处理液由0.3%-0.6%双氧水、3%-6%氢氟酸、1%-2%镀银挖孔添加剂B和余量的去离子水组成；

所述的镀银挖孔添加剂B由0.9%-1.2%硝酸银、0.08%-0.12%的硝酸、3.0%-3.5%乙二醇单甲醚、0.5%-0.8%聚乙二醇200-300、0.05%-0.15%乙二胺四乙酸、0.75%-0.95%壳寡糖和余量的去离子水组成；

步骤三，采用脱银处理液对挖孔后的多晶硅片进行脱银处理，脱除硅片表面银颗粒；

所述的脱银处理液由3%-6%氨水、5%-10%双氧水和余量的去离子水组成。

步骤四，采用扩孔处理液对脱银处理后的硅片进行扩孔处理，在硅片表面形成亚微米或微米级的孔洞；

所述扩孔处理液由10%-25%氢氟酸、20%-35%硝酸和余量的去离子水组成。

本发明的优点和有益效果在于：本发明通过对抛光、镀银挖孔、脱银、扩孔的合理控制，使得整个黑硅制绒过程便于控制，简化了制绒步骤，节省槽体数量和设备空间，降低了成本；适当增加孔径大小和深度，在提高电池短路电流的同时，提高开路电压，提高了组件的CTM，可以获得外观良好、高转换效率的多晶黑硅片；通过优化镀银添加剂组分，降低银含量，配合合理的污水处理工艺，杜绝了对环境的危害，降低了废液处理成本。

附图说明

图1为本发明的实施例1中的制绒表面形貌SEM图。

图2为本发明的实施例2中的制绒表面形貌SEM图。

图3为本发明的实施例3中的制绒表面形貌SEM图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

参见图1，

一种金刚线切割多晶硅片制绒工艺，包括如下步骤：

步骤一，采用碱性抛光液对多晶硅片进行化学抛光处理；

所述抛光液由20%氢氧化钾或氢氧化钠、2%抛光添加剂A和余量的去离子水组成；

所述的抛光添加剂A由0.4%的氢氧化钠、0.05%硅酸钠、0.1%羟（羧）甲基纤维素钠、0.1%甲酸钠、0.15%乙酸钠、1.2%糊精、0.03%异丙基苯磺酸钠、0.03%异构十三醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；

步骤二，采用镀挖一体处理液对抛光后的硅片进行挖孔处理，在硅片表面制备出纳米孔洞；

所述的镀挖一体处理液由0.6%双氧水、6%氢氟酸、2%镀银挖孔添加剂和余量的去离子水组成；

所述的镀银挖孔添加剂由1.2%硝酸银、0.12%的硝酸、3.5%乙二醇单甲醚、0.8%聚乙二醇200、0.15%乙二胺四乙酸、0.95%壳寡糖和余量的去离子水组成；

步骤三，采用脱银处理液对挖孔后的多晶硅片进行脱银处理，脱除硅片表面银颗粒；

所述的脱银处理液由6%氨水、10%双氧水和余量的去离子水组成。

步骤四，采用扩孔处理液对脱银处理后的硅片进行扩孔处理，在硅片表面形成亚微米级的孔洞；

所述扩孔处理液由25%氢氟酸、35%硝酸和余量的去离子水组成。

实施例2

参见图2，

一种金刚线切割多晶硅片制绒工艺，包括如下步骤：

步骤一，采用碱性抛光液对多晶硅片进行化学抛光处理；

所述抛光液由15%氢氧化钾或氢氧化钠、1.5%抛光添加剂A和余量的去离子水组成；

所述的抛光添加剂A由0.3%的氢氧化钠、0.04%硅酸钠、0.07%羟（羧）甲基纤维素钠、0.07%甲酸钠、0.1%乙酸钠、1.1%糊精、0.025%异丙基苯磺酸钠、0.025%异构十三醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；

步骤二，采用镀挖一体处理液对抛光后的硅片进行挖孔处理，在硅片表面制备出纳米孔洞；

所述的镀挖一体处理液由0.45%双氧水、4.5%氢氟酸、1.5%镀银挖孔添加剂和余量的去离子水组成；

所述的镀银挖孔添加剂由1.1%硝酸银、0.1%的硝酸、3.25%乙二醇单甲醚、0.65%聚乙二醇200、0.1%乙二胺四乙酸、0.8%壳寡糖和余量的去离子水组成；

步骤三，采用脱银处理液对挖孔后的多晶硅片进行脱银处理，脱除硅片表面银颗粒；

所述的脱银处理液由4.5%氨水、7.5%双氧水和余量的去离子水组成。

步骤四，采用扩孔处理液对脱银处理后的硅片进行扩孔处理，在硅片表面形成亚微米级的孔洞；

所述扩孔处理液由20%氢氟酸、30%硝酸和余量的去离子水组成。

实施例3

参见图3，

步骤一，采用碱性抛光液对多晶硅片进行化学抛光处理；

所述抛光液由10%氢氧化钾或氢氧化钠、1%抛光添加剂A和余量的去离子水组成；

所述的抛光添加剂A由0.2%的氢氧化钠、0.03%硅酸钠、0.05%羟（羧）甲基纤维素钠、0.05%甲酸钠、0.05%乙酸钠、1.0%糊精、0.02%异丙基苯磺酸钠、0.02%异构十三醇聚氧乙烯醚和余量的去离子水组成；

步骤二，采用镀挖一体处理液对抛光后的硅片进行挖孔处理，在硅片表面制备出纳米孔洞；

所述的镀挖一体处理液由0.3%双氧水、3%氢氟酸、1%镀银挖孔添加剂和余量的去离子水组成；

所述的镀银挖孔添加剂由0.9%硝酸银、0.08%的硝酸、3.0%乙二醇单甲醚、0.5%聚乙二醇200、0.05%乙二胺四乙酸、0.75%壳寡糖和余量的去离子水组成；

步骤三，采用脱银处理液对挖孔后的多晶硅片进行脱银处理，脱除硅片表面银颗粒；

所述的脱银处理液由3%氨水、5%双氧水和余量的去离子水组成。

步骤四，采用扩孔处理液对脱银处理后的硅片进行扩孔处理，在硅片表面形成亚微米级的孔洞；

所述扩孔处理液由10%氢氟酸、20%硝酸和余量的去离子水组成。

对比实施例1~3获得的黑硅多晶硅片电参数（叠加PERC）和表面形貌，如下表和附图所示。

均可以获得较高的电池转换效率和组件CTM。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。