一种可同时实现抛光和制绒的单晶硅片的制备方法
技术领域
本发明涉及一种可同时实现抛光和制绒的单晶硅片的制备方法
背景技术
随着行业的发展，太阳能电池效率不断提升，为了达到更高的转化效率、更低的制造成本，进一步缩小光伏与传统能源的度电成本差距，电池技术在持续升级。近几年PERC电池工艺因效率提升明显而得到广泛推广，为了让太阳能电池效率达到最佳，PERC电池对正面和背面结构的要求较原BSF电池更高：一方面需要保证正面的低反射率和更均匀的绒面结构提高对太阳光的利用率，另一方面需要更高的背面反射率提高光在电池内部的利用率。
目前产业化的PERC电池工艺流程如下：
两面制绒---扩散---激光SE---背面抛光----氧化退火---背面氧化铝、氮化硅沉积---正面氮化硅沉积---背面激光开槽----丝网印刷----测试分选；
产业化PERC工艺并不能将正面制绒工艺和背面抛光工艺结合起来，制绒和背面抛光均为独立的工序。
制绒工艺在硅片的两面均形成绒面，一方面会导致化学品的耗量高，化学品采购成本及外围处理成本增加。另外因PERC电池只需要一面形成绒面，两面制绒造成了硅片的浪费；对硅片的薄片化推广造成阻碍，而硅片的薄片化可大幅度降低硅片成本，硅片采购成本占电池制造成本的70％进而阻碍电池成本的降低。
背面抛光工艺通常采用氢氟酸和硝酸混合的酸抛光技术，为了保证良好的背面抛光效果，需要显著提高背面的腐蚀量，进而导致较高的酸耗量，由于加大了酸的用量不仅带来工艺成本的上升，而且还会带来废液增加后的处理成本增加及更为严峻的环保问题。
为了降低酸抛光的成本和环保问题，目前业内少数厂家在尝试开发另外一个工艺路线即用碱抛光来代替酸抛光，但该工艺不仅需要额外增加碱抛光设备，而且对于正面激光SE工艺的兼容性不好，在激光掺杂区域对正面PN结有一定的破坏导致效率损失。而为了兼容SE工艺确保电池效率还需要额外增加氧化设备和匹配的自动化设备，这对于产线来说又进一步增加了设备投入及运行成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中产业化PERC工艺将制绒和背面抛光均为独立的工序，成本高的缺陷，提供一种可同时实现抛光和制绒的单晶硅片的制备方法。
一种可同时实现抛光和制绒的单晶硅片的制备方法，包括以下步骤：
一、对原硅片进行抛光腐蚀：
S1、硅片清洗
S2、碱抛光
腐蚀克重为0.05～1g，反应温度为50～85℃；
S3、水洗
S4、酸洗、
S5、水洗
S6、烘干。
二、在硅片的其中一个面进行处理形成一层耐腐蚀薄膜；
S7、在硅片的任一面制备一层耐碱腐蚀的薄膜，所述的耐碱腐蚀的薄膜为氮化硅、氧化硅、或者氮化硅/氧化硅的复合薄膜；
S8、对硅片未设置耐碱腐蚀的薄膜的一面采用链式刻蚀设备进行清洗。
耐腐蚀薄膜的特性为可以耐单晶制绒工序中双氧水或者臭氧对它的破坏，此外该层薄膜对于单晶制绒槽无副作用，此外在制绒过程中该层膜可以阻挡强碱腐蚀，确保膜下表面结构不受破坏。
进一步的，硅片清洗采用的溶液为氢氧化钠或氢氧化钾与双氧水的混合水溶液，溶液中氢氧化钾或氢氧化钠的质量浓度为1％～20％，双氧水的质量浓度为1％～30％，反应温度为50～85℃。
进一步的，清洗的处理时间为10S～300S。
进一步的，碱抛光采用的是氢氧化钾或氢氧化钠与催化剂的混合溶液；溶液中氢氧化钾或氢氧化钠的质量浓度为1％～20％，溶液中催化剂的质量浓度为0.1％～3％，所述碱抛的处理时间为30S～300S。催化剂可以为表面活性剂，碱刻蚀反应催化剂，脱泡剂或其特。
进一步的，S3和S5中水洗采用去离子水水洗。
进一步的，S4中酸洗采用的溶液为HF、HCL和去离子水的混合溶液；溶液中HF质量浓度为3％～20％，HCL质量浓度为3％～20％；反应温度0～35℃，清洗时间10S～300S。
进一步的，S6中烘干为热风烘干，烘干温度50～85℃，烘干时间10S～600S。
进一步的，S8中，清洗时的溶液为HF、HCL和去离子水的混合溶液，其中HF质量浓度为3％～20％，HCL质量浓度为3％～20％，处理温度为5℃～20℃，处理时间10S～200S，腐蚀重量为0.02g～0.1g。
传统的酸抛工艺生产线为了保持电池的高效率和匹配目前产线的PERC工艺，在酸抛工序需要更高的酸浓度来维持背面的结构和高反射率，高浓度的酸带来了使用成本的增加和废水处理的难度增加，使用本发明的技术可以大幅降低酸用量或者甚至直接可以取消HNO3的使用(因为我们在硅片制程之前已经进行了碱抛光的工序，在现有产线的改工段无需高腐蚀量)；此外目前电池技术这块还有另外一个工艺方案就是集成在产线中的碱抛光工艺，这个工艺也是后来才有的，但是为了达到跟我们一样的效果需要额外增加设备投入，成本非常高。此外对于老产线来说受空间限制改造的可能性就大打折扣了。
本发明公开了一种可同时实现抛光和制绒的单晶硅片的制备方法，通过在制绒前对硅片表面进行预处理，进而达到在制绒工序实现一面形成绒面、一面形成抛光面的工艺效果；简化了现有PERC电池的工艺流程，降低生产成本，降低企业环保压力、同时因预处理对抛光面反射率的良好控制实现提高电池转化效率的目的，提高太阳能电池的转换效率，可兼容后续的薄片工艺和高效工艺，取消碱抛光或者酸抛光工艺，降低客户的设备投入成本。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明制备的硅片的侧视图；
图2是本发明制备的硅片的非膜面俯视图；
其中，其中1为硅基底，2为耐腐蚀薄膜，3为非膜面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种可同时实现抛光和制绒的单晶硅片的制备方法，包括以下步骤：
一、对原硅片进行抛光腐蚀：
S1、硅片清洗
采用质量浓度为1％～20％的氢氧化钾或氢氧化钠，1％～30％的双氧水为溶液进行清洗，反应温度为50～85℃，清洗的处理时间为10S～300S。
S2、碱抛光
采用氢氧化钾或氢氧化钠与催化剂的混合溶液，溶液中氢氧化钾或氢氧化钠的质量浓度为1％～20％，溶液中催化剂的质量浓度为0.1％～3％，所述碱抛的处理时间为30S～300S，腐蚀克重为0.05～1g，反应温度为50～85℃；
S3、采用去离子水进行水洗
S4、酸洗
采用的溶液为HF、HCL和去离子水的混合溶液；溶液中HF质量浓度为3％～20％，HCL质量浓度为3％～20％；反应温度0～35℃，清洗时间10S～300S。
S5、采用去离子水进行水洗
S6、烘干。
烘干为热风烘干，烘干温度50～85℃，烘干时间10S～600S。
二、在硅片的其中一个面进行处理形成一层耐腐蚀薄膜；
S7、在硅片的任一面制备一层耐碱腐蚀的薄膜，所述的耐碱腐蚀的薄膜为氮化硅、氧化硅、或者氮化硅/氧化硅的复合薄膜；
S8、对硅片未设置耐碱腐蚀的薄膜的一面采用链式刻蚀设备进行清洗。
在完成耐腐蚀薄膜制备后还需要进行对未制备薄膜的一面(以下简称非膜面)进行清洗。因为在薄膜制备过程中在非膜面形成局部的绕镀或者渗透导致在非膜面局部形成耐腐蚀薄膜(如图2)，这将导致在电池制绒工序中非膜面局部因耐腐蚀薄膜的存在而不能形成绒面导致产品外观及性能的不良。
清洗时的溶液为HF、HCL和去离子水的混合溶液，其中HF质量浓度为3％～20％，HCL质量浓度为3％～20％，处理温度为5℃～20℃，处理时间10S～200S，腐蚀重量为0.02g～0.1g。
经过本发明处理后，硅片端可以采用更薄的硅片，初步估计硅片可以降低5um的厚度，节约成本约0.09元/片；其次晶硅电池制造成本降低约0.107元/片；再次效率提升0.15％，换算成收益为0.036元，总计成本可降低0.233元每片。以上合计综合收益为0.233元每片。
另外，现在的酸抛光工艺用的是HF，HNO3，该部分的废液处理成本高，尤其是HNO3。废水处理成本会大于或者等于购买的成本。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
