[发明专利]一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法

说明书

本发明涉及一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，将需要处理的硅片浸入混合溶液中，控制混合溶液的温度为15‑30℃，浸渍1‑10min，完成对硅片的微纳米结构清洗并修复绒面损伤，混合溶液含有体积比1‑10％的氢氧化钾、0.1‑3％的氨水、0.1‑2％的双氧水。与现有技术相比，本发明可以对金属辅助化学腐蚀得到的微纳米结构进行多孔硅和损伤去除，并进行金属离子去除。

技术领域

本发明涉及多晶黑硅制绒电池，尤其是涉及一种对微纳米结构清洗并修复 损伤方法，使得多晶硅材料能够匹配高效太阳电池的需求。

背景技术

P型多晶硅电池由于生产工艺成熟、制造成本低，在目前及今后相当长的 一段时间内仍占据绝大部分市场份额。P型晶体硅太阳能电池要想继续保持竞 争力、获得更大的发展与应用，必须进一步提高转换效率，同时降低生产成本。

目前，在P型多晶硅太阳电池的生产工艺中，如何在前表面获得好的绒面 结构，以提升减反射效果是制备高效多晶硅电池首要任务，常用的工艺方法包 括机械刻槽法、激光刻蚀法、反应离子刻蚀法(RIE)、化学腐蚀法(即金属辅助 湿法腐蚀)等。其中，机械刻槽方法可以得到较低的表面反射率，但是该方法造 成硅片表面的机械损伤比较严重，而且其成品率相对较低，故而在工业生产中 使用较少。对于激光刻蚀法，是用激光制作不同的刻槽花样，条纹状和倒金字 塔形状的表面都已经被制作出来，其反射率可以低至8.3％，但是由其制得的 电池的效率都比较低，不能有效地用于生产。RIE方法可以利用不同的模版来 进行刻蚀，刻蚀一般是干法刻蚀，可以在硅片表面形成所谓的“黑硅”结构， 其反射率可以低至4％，但是由于设备昂贵，生产成本较高，因此在工业生产 中使用较少。而化学腐蚀法具有工艺简单、廉价优质、和现有工艺好兼容等 特点，成为了现有工业中使用最多的方法。

因此，黑硅工艺是多晶硅实现19％电池效率的有效途径，其技术路线是通 过优化的腐蚀溶液在产业化黑硅制绒机中实现易于钝化的微纳米表面状态，但 是化学腐蚀过程中需要解决以下几个方面的问题：

1)如何在金属辅助腐蚀后对硅片表面微纳米结构进行有效清洗和去损伤， 并对金属进行去除；

2)如何保证去损伤过程的反应稳定性，从而保证后续扩孔的均匀性。

目前，在已经公开的黑硅材料制作技术中，采用湿法金属催化化学刻蚀法 制备黑硅的专利，如CN 102051618 A、CN 102768951 A等都是通过一步法(酸 或碱)来实现纳米绒面扩孔来控制表面状态，反应速度快，反应过程不易控制。 而申请号为CN 104393114 A则是在微米绒面的基础上制备纳米绒面，再进行 表面改善刻蚀。有可能存在微纳米结构不均匀，降低后续工艺的钝化效果。同 时现有技术在金属催化腐蚀形成纳米孔洞后，一般采用KOH溶液先去除多孔 硅，在使用酸溶液进行金属去除，此方法中KOH反应易导致腐蚀过量，使得 硅片表面出现抛光现象，无法形成有效的表面陷光结构；而采用酸溶液进行金 属去除时，会形成金属盐沉淀，该沉淀易残留在硅片表面，对后续的扩孔均匀 性产生不良影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提升多 晶黑硅电池效率的对微纳米结构清洗并修复损伤方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种对微纳米结构清洗并修复损伤方法，将需要处理的硅片浸入混合溶液 中，控制混合溶液的温度为15-30℃，浸渍1-10min，完成对硅片的微纳米结构 清洗并修复绒面损伤，

所述的混合溶液含有体积百分比为1-10％的氢氧化钾、0.5-5％的氨水、 0.1-2％的双氧水。其中，使用氢氧化钾可以与疏松结构的多孔硅以及硅片的表 面损伤反应，达到去除多孔硅基修复表面损失的效果，反应方程式如下：

Si+2KOH→K₂SiO₃+2H₂