[发明专利]一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法

说明书

本发明公开了一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，进一步完善了利用湿法蚀刻制备黑硅的工艺，在制备黑硅时选用Fe²⁺离子，而非传统湿法蚀刻工艺中所用的金、铂或银等贵金属，制备成本明显降低；使用Fe²⁺相比于使用金、铂或银等贵金属也不会造成严重的环境污染；制备的黑硅反射率低，性能稳定；该方法为提高晶体硅太阳能电池效率和降低生产成本提供了一条新路径，具有良好的经济效应。

技术领域

本发明涉及太阳能电池材料技术领域，具体涉及一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法。

背景技术

煤炭、石油、天然气等传统能源不仅具有不可再生性，长期使用还会导致严重的环境污染问题，时刻威胁人类的健康。因此，可再生能源越来越受到人们的关注，太阳能作为重要的绿色能源，成为近年来的研究热点之一，其中，晶硅电池又是目前唯一深度产业化的一类太阳能电池。

目前，晶硅电池的发电成本仍高于传统煤炭发电，为了降低其发电成本，需要进一步优化其生产工艺、降低生产成本、并努力提高其光电效率。提高晶硅电池光电转换效率的方法有多种，但综合考虑成本、效率等因素，可用于实现大规模生产的工艺并不多。

传统晶硅电池片所用硅片主要采用游离磨料切割方法制备，该方法操作起来虽简单、方便，但是在处理切割废砂浆时会带来较为严重的环境污染问题，同时，该方法实施过程中的硅损耗大且切割速度较慢。为了进一步降低硅片切割成本，引进固定磨料金刚线切割，该方法虽弥补了游离磨料切割方法切割速度慢、砂浆处理难、硅损耗高等缺陷，但是，金刚线切割的多晶硅片表面损伤层较浅，这将导致后期硅片很难通过常规制绒方法降低反射率。

已产业化的多晶硅片制绒技术的原理是通过酸溶液刻蚀硅基体以在其表面形成微米级虫洞状的绒面结构，硅片平均反射率由40％左右降低至23％左右，其反射率仍然很大，为了进一步提高多晶硅电池的效率，需要进一步减少其表面的反射率。

为了在降低多晶硅片反射率的同时解决金刚线切割硅片的制绒问题，研究人员引进黑硅技术。所谓黑硅就是在硅片表面制备一层具有高吸光性、反射率极低的纳米级绒面结构。在现有技术中，关于黑硅的制备方法主要有干法和湿法两种。干法主要为等离子体刻蚀，其采用含氟气体在低气压下对硅片表面进行腐蚀，该方法存在生产效率低、设备成本高等缺点。而湿法蚀刻主要是在金属催化剂协助下进行腐蚀，该方法具有设备装置简单、操作简便、成本低、常温下反应、便于实现大规模生产等特点，该方法因此成为近年来黑硅技术领域的研究热点。但该种方法也并非是完美的，在实际应用时也存在一些缺陷，如生产过程中需要添加贵金属，如金、铂、银的金属离子，贵金属的添加一方面增加了生产成本，另一方面也会带来环境污染问题。

因此，找到一种能够替代贵金属，同时又能保证黑硅制绒质量的方法，将会带来显著的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，为提高晶体硅太阳能电池效率和降低生产成本提供了一条新的技术支撑，进一步完善了利用湿法蚀刻制备黑硅的工艺，具有良好的经济效益。

本发明的技术方案为：提供一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，包括以下步骤：

(1)将金刚线切割多晶硅片置于含H₂O₂和乙醇的水溶液中进行预清洗；

(2)将硅片置入含2～8wt％HF的水溶液中，静置5～10min，将硅片表面的SiO₂溶解，溶液温度为15～50℃；

(3)配制含Fe²⁺、H₂O₂和HF的水溶液；

(4)将经步骤1处理后的硅片置入步骤3配制的溶液中，在多晶硅片表面得到纳米级黑硅绒面；