金刚线制绒解决方案

      2014年之后，随着金刚线生产技术的进步，金刚线切片成本逐渐下降。截至今年（2016年）多数单晶硅片厂完成了砂浆线至金刚线的产线升级，据称成本控制较好的厂子，使用金刚线切片后，切片成本相比以前的砂浆线每片可以节省0.5元左右。

     单晶硅使用碱制绒，反应为各向异性，绒面形成不依赖于表面损伤成状态，因此金刚线切割的单晶硅片，在电池端基本不用调整即可正常使用，甚至因为金刚线切割后的硅片表面光滑、损伤层浅，相同工艺条件下，金刚线切割的硅片光电转换效率还略高于同档位的砂浆片；而对于多晶硅片来说，金刚线切多晶还有若干问题急待解决，其中最关键的是：（1）多晶硅晶向杂乱、存在硬质点，导致切片时断线率较高；从多家硅片厂反应的情况来看，目前该问题已部分得到解决。（2）传统多晶制绒，使用HNO3/HF/H2O体系制绒，反应起始于表面损伤层，绒面结构完全取决于表面损伤层形貌；而金刚线切割多晶硅片的表面损伤层较浅、且分布不均，经常规酸制绒后，表面反射率依旧很高、切割纹清晰可见，电池效率较砂浆片低0.2~0.4%。由此可见，如果多晶制绒问题不解决，金刚线切多晶将很难推广，甚至，现有的单多晶市场格局也会因此而转变。

金刚线多晶解困之道！

       从现有报道来看，光伏同仁们主要从以下三个方向做了尝试：

 （1）常规化学法：该方法试图在现有电池产线基础上，通过调整酸制绒工艺来解决金刚线多晶制绒问题，如在HNO3/HF/H2O体系中添加CH3COOH、

H2SO4、H3PO4或制绒添加剂。该方法的优点是工艺简单、成本低。但是其减反射效果并不显著，如使用添加剂制绒后的硅片虽然反射率可以下降3%~5%，但是仍有表面发亮和切割纹明显等问题。

   （2）黑硅工艺：黑硅技术早在10年前（2004年）日本京瓷公司就已经进入批量生产（京瓷公司实现黑硅的技术是RIE，干法蚀刻的离子反应法，Reactive Ion Etching）。2010年左右，中国的少数企业开始评估RIE技术，但未进入量产。最近一两年，由于金刚线多晶硅片的制绒问题迟迟没有解决，国内企业开始重新挖掘这个技术。国内最早将该技术量产化的是苏州的阿特斯，从公开报道的资料来看，阿特斯与苏州大学合作开发了黑硅技术，走的是MCCE（湿法蚀刻的金属催化化学腐蚀法，Metal Catalyzed Chemical Etching）技术路线；另外，值得一提的是南昌大学在金刚线多晶制绒方面进行了大量的实验探索，比如酸蒸汽法黑硅。

    黑硅工艺的绒面结构可以在纳米级和微米级之间灵活控制，其减反射效果非常好、反射率可降至6%以下，且该工艺对砂浆片和金刚线切割硅片均适用。正因为如此，目前黑硅技术被认为是解决金刚线制绒难题的“最佳方案”。

黑硅静思：黑硅技术对于砂浆片的提效也很显著，为何从2004至今没有被广泛使用？如果金刚线多晶制绒能通过更简单的方式实现与砂浆片相同或略好的效果，那么黑硅技术是否还有优势？现在公开的黑硅提效，电流增益约140mA，这个幅度的提升仅是普通添加的一倍（目前砂浆多晶制绒添加剂电流增益可达70mA），Uoc、FF提升原因为何？理论基础为何？考虑电池工艺匹配，硅片反射率是不是越低越好？