[发明专利]金刚线切割多晶硅片的制绒预处理方法及应用

说明书

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，其采用含碳化硅、水的制绒预处理液作介质，在超声波作用下对金刚线切割多晶硅片进行超声预处理2‑5min，得到制绒预处理多晶硅片；其中，所述超声处理时的超声频率为20‑100kHz，超声功率为1500‑3000W。所得制绒预处理多晶硅片的表面形成均匀、粗糙的损伤层，损伤层的厚度可与砂浆切割的多晶硅片的相媲美，从而可以采用现有的常规制绒工艺对其进行制绒处理。本发明还提供了一种制绒预处理多晶硅片，以及包含该制绒预处理方法的制绒方法及得到的制绒硅片产品。

技术领域

本发明属于金刚线切割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及应用。

背景技术

硅晶片广泛应用在光伏太阳能、液晶显示和半导体等领域，目前光伏行业所用晶体硅片的切割主要有砂浆多线切割技术和金刚石线切割技术，相比之下，后者是采用金刚石线对多晶硅块进行多线切割而获得多晶硅片，其具有切割效率高，所得表面损伤少、线痕浅而密的特点，而成为多线切割技术的主流方向。

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腐蚀，形成织构化绒面以降低表面反射率，从而提高太阳能电池光电转化效率。

与砂浆切割多晶硅片(如图1所示)相比，金刚线切割多晶硅片(如图2所示)具有较浅的损伤层、较低的表面粗糙度。采用传统的混酸(氢氟酸+硝酸体系)对其进行制绒时，部分区域会由于损伤层较浅而出现绒面明显偏小、偏浅的情况，这使得金刚线切割多晶硅片制绒后的反射率高于砂浆切割多晶硅片制绒后的反射率，降低了最终采用该硅片制得的电池的转换效率。因此，为获得较好的制绒绒面，有必要对金刚石切割多晶硅片进行一定的预处理，才能采用现有的制绒工艺对其进行制绒。

目前，金刚线切割多晶硅片在制绒处理前主要在硅片表面先制作物理损伤层或化学损伤层，物理损伤层可以采用研磨、等离子体轰击、激光处理来进行；化学损伤层的形成可通过高温处理将硅片表面的非晶硅转化为多晶结构，或是通过湿法腐蚀的黑硅技术(如CN105826410A、CN106340446A)来形成等。但以上这些处理工艺较复杂，不利于工业化应用。

发明内容

针对金刚石线切割多晶硅片在电池制作过程中无法直接运用现有制绒工艺形成均匀、低反射率绒面的问题，

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，其采用含碳化硅、水的制绒预处理液作介质，在超声波作用下对金刚线切割的多晶硅片进行预处理，在多晶硅片表面形成均匀、粗糙的损伤层，损伤层的厚度可与砂浆切割的多晶硅片的相媲美，从而可以采用现有的常规制绒工艺对其进行制绒处理。

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，包括以下步骤：

(1)配制制绒预处理液：

将碳化硅粉末分散在水中，得到制绒预处理液，其中，碳化硅在所述制绒预处理液中的质量分数为2-10％；

(2)预处理：

将金刚线切割多晶硅片放置于装有所述制绒预处理液的容器中，在超声波条件下，进行超声处理2-5min，得到制绒预处理多晶硅片；其中，所述超声处理时的超声频率为20-100kHz，超声功率为1500-3000W。

本发明中，超声波的高频(20-100kHz)振动传递给清洗介质——所述制绒预处理液，该清洗介质在这种高频振动下将会产生近真空的空化气泡，空化气泡对清洗处理对象-金刚线切割多晶硅片产生强烈的“空化作用”。超声波产生的空化作用能在气泡崩溃的瞬间放出巨大的能量，可产生速度高达110m/s、有强大冲击力的微射流，微射流可为清洗介质中的碳化硅提供动能，使碳化硅以高速运动撞向多晶硅片表面，经硅片反弹后继续在清洗介质中受空化作用对硅片持续撞击，使硅片获得均匀、粗糙的表面。