[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅片制绒技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明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。

如本发明所述，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。

如本发明所述的，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。

如本发明所述的，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50-80 ml/min。

优选地，步骤(2)中，所述氧气的流量为40-70 ml/min。

优选地，步骤(3)中，所述大流量氮气的流量为500-1000ml/min。

如本发明所述的，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。