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CN107492489A - 一种多晶硅片背面抛光工艺 - Google Patents

一种多晶硅片背面抛光工艺 Download PDF

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苏世杰
李强强
张玉前
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Abstract

本发明公开了一种多晶硅片背面抛光工艺，包括以下步骤：步骤S1、碱液抛光：对硅片背面使用强碱液进行浸泡；步骤S2、酸液抛光：将步骤S1中浸泡完成的硅片取出，对硅片背面使用弱酸液进行浸泡；步骤S3、碱液中和：将步骤S2中浸泡完成的硅片取出，使用弱碱液对硅片背面进行冲洗；步骤S4、加压冲洗：将步骤S3中的硅片取出，通过加压枪用纯水对硅片背面进行冲洗；步骤S5、干燥：使用风刀将步骤S4得到的硅片吹干。本发明在抛光工艺过程中所用时间更短、对硅片的损害更低以及硅片清洗效果更好的情况下，还可以有效的增强硅片背面抛光效果，提升硅片背面光吸收效率，进而有效提升硅片的短路电流以及硅片的转化效率。

Description

一种多晶硅片背面抛光工艺
技术领域
本发明涉及硅片制备工艺技术领域，具体为一种多晶硅片背面抛光工艺。
背景技术
近十年来太阳能光伏发电成为新能源中发展最为迅速的分支之一。太阳能光伏发电中晶体硅太阳能电池是应用最广泛的电池类型。
太阳能电池的转化效率是衡量一个光伏企业技术水平的重要标准，传统电池生产线目前已无法大幅度提升效率，然而新型的选择性发射极电池、N型电池等等虽然提高了效率，同时也大大增加了设备成本、工艺风险，传统电池背面刻蚀粗糙，导致光在硅片体内吸收较低，影响短路电流。为了解决上述电池背面刻蚀粗糙、光吸收率低的问题，公开号为“201210456821.7”的“一种背面抛光硅片的制备方法”提出了一种新的硅片背面抛光工艺，此背面抛光工艺的使用能明显提高电池转化效率，而且它可以增加光在电池内部的反射，有效提升了对长波光的吸收，有效提升了电池短路电流，此外，该工艺可以直接在传统生产线上实现，无需新增设备。
但是针对上述“一种背面抛光硅片的制备方法”的工艺，我们在实践中发现其工艺步骤存在一些可以改进的问题，以实现工艺上的优化，问题主要体现在：1、上述工艺中硅片刻蚀完成后还采用氢氟酸对硅片进行浸泡，因为刻蚀完成后硅片的扩散面上会形成磷硅玻璃层，而酸液会腐蚀磷硅玻璃层，进而对硅片的扩散面造成损害，影响扩散面的绒面；2、使用碱液对硅片进行抛光时，浸泡时间较长，长时间的浸泡不仅降低了抛光效率，而且还会对硅片造成损坏；3、使用酸液对抛光用碱液进行中和后，硅片上会残留中和后产生的离子，在使用纯水冲洗时，上述工艺时间较短，无法很好的将残留物冲洗完全，对后续硅片制备过程造成影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多晶硅片背面抛光工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多晶硅片背面抛光工艺，包括以下步骤：
步骤S1、碱液抛光：对硅片背面使用强碱液进行浸泡，浸泡时间为10～20s，控制浸泡温度为5～10℃；
步骤S2、酸液抛光：将步骤S1中浸泡完成的硅片取出，对硅片背面使用弱酸液进行浸泡，浸泡时间为5～10s，控制浸泡温度为5～10℃；
步骤S3、碱液中和：将步骤S2中浸泡完成的硅片取出，使用弱碱液对硅片背面进行冲洗，冲洗时间为10～15s；
步骤S4、加压冲洗：将步骤S3中的硅片取出，通过加压枪用纯水对硅片背面进行冲洗，冲洗时间为10～20s；
步骤S5、干燥：使用风刀将步骤S4得到的硅片吹干，控制风刀吹风温度为35～45℃。
优选的，步骤S1中，强碱液为氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，其中氢氧化钠溶液质量浓度为15％、氢氧化钾溶液质量浓度为10％，且氢氧化钠与氢氧化钾的体积比为1：0.75。
优选的，步骤S2中，弱酸液为氢氟酸与硝酸的混合溶液，其中氢氟酸溶液质量分数为5％、硝酸溶液质量分数为8％，且氢氟酸与硝酸的体积比为1：8。
优选的，步骤S3中，弱碱液为溶液质量分数为7％的氢氧化钠溶液。
优选的，步骤S4中，所述加压枪的出水压力为40～50公斤/立方米。
优选的，所述背面抛光工艺用于制绒、扩散和刻蚀工艺完成后的多晶硅片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的抛光工艺首先使用强碱液对硅片背面进行初步抛光，随后使用弱酸液进行再次抛光，大大提高了硅片背面抛光质量，且使用强碱液和弱酸液浸泡时，仅仅对硅片背面进行浸泡，不会对硅片的扩散面造成影响，无不良负作用的产生。
本发明工艺在使用强碱液和弱酸液对硅片背面进行浸泡时，对浸泡环境提供一定温度的加热，使得浸泡抛光效果更好，更加节约时间，也就可以有效的避免硅片背面过长时间的处于碱液或者酸液中，减小硅片受损的概率。
本发明工艺在使用弱碱液对硅片背面进行酸碱中和后，硅片背面会产生酸碱中和的产物，使用加压枪提供的水压力对硅片背面进行冲洗，可以更快更有效的将中和产物冲洗干净，使得硅片背面不会残留中和产物，便于硅片的后续制备工艺且可以有效的提高硅片质量。
本发明通过对现有抛光工艺的改进，在抛光工艺过程中所用时间更短、对硅片的损害更低以及硅片清洗效果更好的情况下，还可以有效的增强硅片背面抛光效果，提升硅片背面光吸收效率，进而有效提升硅片的短路电流以及硅片的转化效率。
附图说明
图1为本发明工艺的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
实施例1：
一种多晶硅片背面抛光工艺，包括以下步骤：
步骤S1、碱液抛光：为了只对硅片背面进行浸泡，采用常用的链式刻蚀机，在链式刻蚀机加入强碱液，调整机槽内强碱液的高度，使用粘液滚轮仅对硅片背面进行浸泡，强碱液选用氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，其中氢氧化钠溶液质量浓度为15％、氢氧化钾溶液质量浓度为10％，且氢氧化钠与氢氧化钾的体积比为1：0.75，对硅片背面进行浸泡10s，并控制全程浸泡温度为10℃。
步骤S2、酸液抛光：将步骤S1浸泡完成后的硅片取出，然后采用与步骤S1型号相同的链式刻蚀机，在此链式刻蚀机槽内加入弱酸液，调整机槽内弱酸液的高度，使用粘液滚轮仅对硅片背面进行浸泡，弱酸液选用氢氟酸与硝酸的混合溶液，其中氢氟酸溶液质量分数为5％、硝酸溶液质量分数为8％，且氢氟酸与硝酸的体积比为1：8，对硅片背面进行浸泡5s，并控制全程浸泡温度为10℃。
步骤S3、碱液中和：将步骤S2中浸泡完成的硅片取出，使用喷嘴对硅片背面进行完全喷射冲洗，冲洗溶液选择溶液质量分数为7％的氢氧化钠溶液，其浓度较低，碱性稍弱，刚好可以与步骤S2中的弱酸液进行中和反应，并且控制冲洗时间为13s。
步骤S4、加压冲洗：将步骤S3中的硅片取出，使用常用的洗车类加压水枪，调整加压枪的出水压力为40公斤/立方米，用纯水对硅片背面进行冲洗，控制冲洗时间为20s，完成冲洗。
步骤S5、干燥：步骤S4冲洗完成后，使用风刀将步骤S4得到的硅片进行吹干，吹干至无液体滴落即可，全程控制风刀的吹风温度为35℃。
本实施例工艺在对硅片进行背面抛光前，需要采用常规工艺对硅片进行制绒、扩散和刻蚀，然后采用上述五个步骤对硅片背面进行抛光。硅片背面抛光完成后，将硅片继续进行镀膜、印刷以及烧结，得到电池片成品。
实施例2：
一种多晶硅片背面抛光工艺，包括以下步骤：
步骤S1、碱液抛光：为了只对硅片背面进行浸泡，采用常用的链式刻蚀机，在链式刻蚀机加入强碱液，调整机槽内强碱液的高度，使用粘液滚轮仅对硅片背面进行浸泡，强碱液选用氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，其中氢氧化钠溶液质量浓度为15％、氢氧化钾溶液质量浓度为10％，且氢氧化钠与氢氧化钾的体积比为1：0.75，对硅片背面进行浸泡20s，并控制全程浸泡温度为5℃。
步骤S2、酸液抛光：将步骤S1浸泡完成后的硅片取出，然后采用与步骤S1型号相同的链式刻蚀机，在此链式刻蚀机槽内加入弱酸液，调整机槽内弱酸液的高度，使用粘液滚轮仅对硅片背面进行浸泡，弱酸液选用氢氟酸与硝酸的混合溶液，其中氢氟酸溶液质量分数为5％、硝酸溶液质量分数为8％，且氢氟酸与硝酸的体积比为1：8，对硅片背面进行浸泡10s，并控制全程浸泡温度为5℃。
步骤S3、碱液中和：将步骤S2中浸泡完成的硅片取出，使用喷嘴对硅片背面进行完全喷射冲洗，冲洗溶液选择溶液质量分数为7％的氢氧化钠溶液，其浓度较低，碱性稍弱，刚好可以与步骤S2中的弱酸液进行中和反应，并且控制冲洗时间为15s。
步骤S4、加压冲洗：将步骤S3中的硅片取出，使用常用的洗车类加压水枪，调整加压枪的出水压力为50公斤/立方米，用纯水对硅片背面进行冲洗，控制冲洗时间为10s，完成冲洗。
步骤S5、干燥：步骤S4冲洗完成后，使用风刀将步骤S4得到的硅片进行吹干，吹干至无液体滴落即可，全程控制风刀的吹风温度为40℃。
本实施例工艺在对硅片进行背面抛光前，需要采用常规工艺对硅片进行制绒、扩散和刻蚀，然后采用上述五个步骤对硅片背面进行抛光。
对比例：
采用背景技术中的原有背面抛光工艺对硅片进行抛光，然后采用常规技术对硅片进行镀膜、印刷以及烧结，得到电池片成品，即对比组。
采用本发明实施例1和实施例2的背面抛光工艺对硅片进行抛光，然后采用与对比例相同的常规技术对硅片进行镀膜、印刷以及烧结，得到电池片成品，分别为实施例1组和实施例2组，然后通过实验，对三组电池片成品的电学性能进行检测，检测结果如下表1所示：
电池片组别 Eta(％) Uoc(V) Isc(A) FF(％) IRev2(A)
对比组 18.60 0.6308 8.953 78.20 0.215
实施例1组 18.82 0.6322 8.998 78.22 0.203
实施例2组 18.79 0.6326 9.002 78.23 0.206
表1
综合上表1内数据可见，实施例1组的UOC提高1.4mV，Isc提高45mA，实施例2组的UOC提高1.8mV，Isc提高49mA，显示背面抛光有了明显的效果，且实施例1组的电池转换效率Eta提高了0.22％，实施例2组的电池转换效率Eta提高了0.19％，即硅片背面抛光取得明显效果。
在硅片背面抛光效果得到显著提升的提升下，大大了缩短了浸泡时间，减轻对硅片的破坏率，且酸碱中和后的清洗效果更好、效率更高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种多晶硅片背面抛光工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、碱液抛光：对硅片背面使用强碱液进行浸泡，浸泡时间为10～20s，控制浸泡温度为5～10℃；
步骤S2、酸液抛光：将步骤S1中浸泡完成的硅片取出，对硅片背面使用弱酸液进行浸泡，浸泡时间为5～10s，控制浸泡温度为5～10℃；
步骤S3、碱液中和：将步骤S2中浸泡完成的硅片取出，使用弱碱液对硅片背面进行冲洗，冲洗时间为10～15s；
步骤S4、加压冲洗：将步骤S3中的硅片取出，通过加压枪用纯水对硅片背面进行冲洗，冲洗时间为10～20s；
步骤S5、干燥：使用风刀将步骤S4得到的硅片吹干，控制风刀吹风温度为35～45℃。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅片背面抛光工艺，其特征在于：步骤S1中，强碱液为氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，其中氢氧化钠溶液质量浓度为15％、氢氧化钾溶液质量浓度为10％，且氢氧化钠与氢氧化钾的体积比为1：0.75。
3.根据权利要求1所述的一种多晶硅片背面抛光工艺，其特征在于：步骤S2中，弱酸液为氢氟酸与硝酸的混合溶液，其中氢氟酸溶液质量分数为5％、硝酸溶液质量分数为8％，且氢氟酸与硝酸的体积比为1：8。
4.根据权利要求1所述的一种多晶硅片背面抛光工艺，其特征在于：步骤S3中，弱碱液为溶液质量分数为7％的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求1所述的一种多晶硅片背面抛光工艺，其特征在于：步骤S4中，所述加压枪的出水压力为40～50公斤/立方米。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种多晶硅片背面抛光工艺，其特征在于：所述背面抛光工艺用于制绒、扩散和刻蚀工艺完成后的多晶硅片。
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