[發明專利]一種用于單晶硅絨面制備的腐蝕液及單晶硅絨面的制備方法

無效

• 申請號: 200910085898.6
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101570897A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 李海玲;王文靜;趙雷;周春蘭;刁宏偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: C30B33/10
• 分類號: C30B33/10;C30B29/06;C23F1/40
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 關 玲;賈玉忠

技術領域

本發明涉及一種用于單晶硅絨面制備的腐蝕液及單晶硅絨面的制備方法。

背景技術

在能源危機的背景下，太陽電池等可再生能源越來越受到了人們的重視。太陽能取之不竭用之不盡，是一種非常具有發展潛力的清潔能源。從上世紀70年代太陽電池出現在實驗室中，到現在太陽電池在太空、地面得到廣泛應用，太陽電池得到了長足的發展。尤其是單晶體硅電池，由于其相對低廉的價格和較高的效率，以及其相對簡單、可靠的工藝，近些年來廣泛受到人們的重視。

單晶硅電池的制備工藝中，第一步就是表面制絨。通過表面制絨可以有效的降低電池表面的反射率，提高電池對入射光的吸收。如表面拋光的單晶硅表面其平均反射率為35％左右，而制備絨面的單晶硅表面，其反射率可以下降到10％左右。單晶硅絨面制備方法有化學腐蝕法、等離子刻蝕法、機械刻槽法等。由于化學腐蝕法價格低廉、適用于產業化因而在目前的單晶硅生產中廣泛使用。化學腐蝕法常用的腐蝕液為1-5％(質量比)的NaOH或KOH溶液，配以3-8％(體積比)的異丙醇或乙醇和0.5-3％的硅酸鈉，在75-90℃之間腐蝕硅片30分鐘左右。因NaOH較KOH價格低廉、異丙醇較乙醇穩定，產業上對大多數的企業使用NaOH和異丙醇及硅酸鈉的混合液做腐蝕液。

在此腐蝕液中，異丙醇具有很好的降低表面張力與消除反應產物H₂氣泡的作用。如果H₂氣泡不能很好的從反應的硅片表面脫附，附著的H₂氣泡會阻止反應的進一步進行，進而造成反應的不均勻。但是異丙醇沸點為82.5℃，因此在反應過程中揮發非常厲害，造成溶液配比的不穩定性，并造成大規模產業生產中重復性很差，對生產造成影響。

另外從絨面本身質量來說，小而密的金字塔更有利于產業化生產。雖然從反射率的角度來說，小金字塔和大金字塔并無明顯區別，但是在產業中，小金字塔更有利于后續的絲印過程，可使絲印的金屬與金字塔更緊密接觸，不易造成串聯電阻大或漏電等問題。而且，小的金字塔因為每次腐蝕下來的硅也少，因而更有利于保持腐蝕液配比的穩定性，減少產業中因腐蝕液配比變化造成的換液，提高了生產效率。

為改善絨面質量和提高工藝穩定性，人們做出了很多有益的探索。如，中國專利200810122243.7、200510111453.2和200810163097.2分別提出了在現用的腐蝕液(NaOH或KOH溶液中混有乙醇或異丙醇及硅酸鈉)基礎上添加活性劑的方法，他們分別提出的是加入0.02‰～0.1‰的Pb(NO₃)₂或Pb、葡萄糖和偏鋁酸鹽，雖然活性劑的加入可以改善絨面質量，但是因為還要依賴于醇基添加劑(乙醇或異丙醇)來降低表面張力和消泡，所以沒有解決腐蝕液的不穩定性。而中國申請專利200810163098.7提出在NaOH水溶液的基礎上加入超聲，通過超聲的振動來達到消除氣泡的作用，此方法消除氣泡方面作用顯著，但是不能降低溶液表面張力，因為在絨面的均勻性上還有待改進。中國專利200510029562.X，采用SiC噴砂法后用酸腐蝕液腐蝕法制備絨面，成本高且不適用于產業化生產。另外，中國專利200810020206.5，用氫氧化鈉或氫氧化鉀1.5％～10％，表面活性劑1～200ppm，硅酸鈉0.5％～5％，去離子水85.0％～98.0％混合均勻后作為腐蝕液，也避免了異丙醇或乙醇的添加，但是制備方法復雜，需要在分散鍋中攪拌10～30分鐘，使表面活性劑其完全溶解后，過濾，出料。

圖1所示為采用現有產業技術制備出的典型單晶硅絨面形貌圖，制備方法為：2％的NaOH水溶液，添加5％異丙醇、2％的硅酸鈉，腐蝕液配制完成。將所述腐蝕液恒溫于85℃，經鼓泡混合均勻后，將單晶硅片放于所述的腐蝕液中腐蝕30分鐘，得到平均尺寸為10μm左右的金字塔。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺點，提出一種用于單晶硅絨面制備的腐蝕液及絨面制備方法。本方法用工業上常見的十二烷基硫酸鈉替代異丙醇或乙醇作為反應活性劑，起到降低溶液表面張力和消除反應產物H₂氣泡的作用。因為十二烷基硫酸鈉比異丙醇或乙醇具有更好的穩定性，很好的實現了制絨過程的可重復性，對提高生產中工藝的穩定性和重復性非常有利。另外，十二烷基硫酸鈉比異丙醇或乙醇價格更低，且使用的添加量在幾到幾十毫克每升的范圍內，非常少，因此與添加異丙醇或乙醇相比費用更低。

本發明涉及的腐蝕液組分如下：1％～5％(質量比)的NaOH或KOH溶液，1mg/L-50mg/L的十二烷基硫酸鈉，0-6％(質量比)的硅酸鈉。