[发明专利]一种铜催化刻蚀硅制备形貌可控绒面的方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池行业中晶体硅表面制绒技术领域，具体涉及一种铜催化刻蚀硅制备形貌可控绒面的方法。

背景技术

目前，太阳能硅电池所用多晶硅片、单晶硅片切割大多采用砂浆多线切割技术，该技术是通过高速运动的钢线带动砂浆中的碳化硅颗粒滚动磨削来实现硅片的切割，该技术存在切片效率低、需要化学冷却液、单位质量切片数量少、碳化硅磨料昂贵和切割产生的大量硅粉难以分离回收利用等问题使得业界对新型切割技术充满期待。

新型的金刚石线切割技术是将金刚石固定在钢线上，在高速运动过程中通过金刚石尖刃的刮削切割硅片相比普通的砂浆切割技术，金刚石线锯切割技术具有以下优点：（1）金刚石线切割硅片速度比砂浆线切割快 2～3倍；（2）金刚石线切割技术采用水基冷却液，无需碳化硅等砂浆添加，切割产生的高纯硅粉回收容易，对环境的影响较小；（3）金刚石线切割的切口较小，因而单位质量切片数量较砂浆切割多。因此，金刚石线切割技术不仅可以提高硅绽切片企业的生产效率，降低生产成本，同时对环境保护意义重大。

在太阳能硅电池的常规生产工艺中，砂浆线切割硅片首先进行碱式/酸式的湿法化学制绒工艺，目的是去除切割过程中产生的损伤层，同时在硅片表面形成具有陷光作用的金字塔状或凹坑状绒面结构。通常，使用各向异性的 KOH 碱液体系刻蚀单晶硅片从而获得具有金字塔绒面的减反结构，使用各向同性的 HNO₃/HF 酸液体系刻蚀多晶硅片获得具有凹坑状绒面的减反结构，其刻蚀通常从硅片切割引起的损伤层特别是微裂纹和缺陷处开始。由于切割机理的不同，金刚石线切割硅片的表面密布平行的线痕，同时表层覆盖有一层切割引起的非晶硅层。因此，金刚石线切割硅片表层的损伤层厚度和缺陷较砂浆线切割硅片要少，导致了目前的制绒工艺在不同程度上不再适用，具体体现在线痕难以完全消除，以及刻蚀形成的坑状绒面较浅，因而制绒后反射率较常规砂浆线切割硅片高的问题。目前，金刚石线切割单晶硅片在优化的碱液体系上基本解决制绒问题，但仍然或多或少存在的线痕。然而，金刚石线切割多晶硅片很难在原有的 HF/HNO₃酸液体系上进行优化解决，导致该新型切片工艺在多晶硅电池产线上尚不能大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜催化刻蚀硅制备形貌可控绒面的方法，本发明主要是通过控制和调配刻蚀液的浓度，在金刚线切割硅片上制备出形貌不同的绒面，该方法除对硅片进行清洗预处理外，无需对其他表面进行处理，解决了金刚石线切割硅片的制绒难题。

本发明的技术方案如下：首先将金刚石线切割后的硅片进行清洗预处理，然后将处理后的硅片放入含有金属铜盐、氧化剂和刻蚀剂的刻蚀液中，进行铜催化化学刻蚀反应，通过控制刻蚀液的成分以及各成分浓度，从而在硅片表面制备出不同形貌的绒面，然后再依次用硝酸溶液、氢氟酸溶液和去离子水清洗刻蚀后的硅片，即在硅表面制得形貌不同的绒面。

一种铜催化刻蚀硅制备形貌可控绒面的方法，具体操作如下：

（1）将金刚石线切割后的硅片进行清洗预处理，即将金刚石线切割后的硅片先进行超声清洗，然后放入质量浓度为1～10%的HF溶液中浸泡60～1800s，最后再用去离子水进行超声清洗；