[發(fā)明專利]一種用于單晶硅片堿制絨的添加劑及其使用方法

有效

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• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102312294A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃燕
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江向日葵光能科技股份有限公司
• 主分類號: C30B33/10
• 分類號: C30B33/10;C23F1/32
• 代理公司: 紹興市越興專利事務(wù)所 33220
• 代理人: 張謙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于單晶硅片堿制絨的添加劑及其使用方法，屬于太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在單晶硅太陽能的制備工藝中，經(jīng)常利用堿溶液對各個晶面腐蝕速率不同，在硅片表面形成類似“金字塔”狀的絨面。

絨面生長原理：在高溫下，硅與堿發(fā)生如下的化學(xué)反應(yīng)：

???????????????Si+2OH^-+H₂O?=?SiO₃^2-+2H₂

對于晶體硅，由于各個晶面的原子密度不同，與堿進(jìn)行反應(yīng)的速度差別很大，也就是我們通常說的（110）面（111）面的腐蝕從而在表面形成類似“金字塔”狀的絨面。有效的絨面結(jié)構(gòu)可以有效增強(qiáng)硅片對入射太陽光的吸收，提高光生電流密度，從而提高太陽能電池的性能和效率。制絨效果主要體現(xiàn)在金字塔大小和均勻度，一般工藝生產(chǎn)的金字塔尺寸大小在5-10μm之間，金字塔大小不均勻，而且相鄰金字塔之間存在空隙。

目前，工業(yè)上生產(chǎn)常用的制絨液是氫氧化鈉、硅酸鈉、異丙醇、去離子水組成，這個制絨液的效果不理想，在硅片制絨生產(chǎn)過程中，溶液會失效，從而導(dǎo)致生產(chǎn)工藝波動，失效的原因在于反應(yīng)過程中NaOH的不斷消耗和Na₂SiO₃的不斷產(chǎn)生，導(dǎo)致反應(yīng)物-OH濃度降低，且硅片表面無法與其獲得足夠的接觸速率；而且由于反應(yīng)在高溫80度左右進(jìn)行，往往發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，需要不斷地補(bǔ)充異丙醇來減少硅片表面的雨點(diǎn)印，且所得絨面并不理想。傳統(tǒng)工藝一般是通過添加硅酸鈉和IPA（異丙醇）來抑制反應(yīng)的進(jìn)行，控制反應(yīng)速率，這樣生成的絨面金字塔結(jié)構(gòu)不均勻，制絨穩(wěn)定性不好，經(jīng)常可以看到手指印或白斑等，較難控制反應(yīng)速度。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種能使金字塔尺寸大小控制在1~3μm之間，金字塔大小均勻且相鄰金字塔之間沒有空隙的用于單晶硅片堿制絨的添加劑及其使用方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種用于單晶硅片堿制絨的添加劑，由以下組分配制而成：乙醇胺（2-氨基乙醇）、聚磷酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、氫氧化鈉、水。

作為上述方案的進(jìn)一步設(shè)置，所述乙醇胺、聚磷酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、氫氧化鈉、水之間的摩爾比為12~25：5~15：1~10：1~5：20~100。

所述乙醇胺、聚磷酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、氫氧化鈉、水之間的摩爾比為15~20：8~12：3~8：1~3：80~100。

所述水為去離子水。

所述聚磷酸鹽可以是聚磷酸鉀（三聚磷酸鉀）、聚磷酸鈉（三聚磷酸鈉，四聚磷酸鈉）、聚磷酸銨（n=10~20，水溶性）中的任意一種。

一種用于單晶硅片堿制絨的制絨劑，由如下步驟配制而成：

⑴?將氫氧化鈉溶于去離子水中，得到堿性制絨液，其中氫氧化鈉質(zhì)量百分含量為0.5~5%；

⑵?將上述中的任意一項添加劑加入到堿性制絨液中，得到制絨劑，其中添加劑與堿性制絨液之間的體積比為2~10：100。

優(yōu)選所述氫氧化鈉質(zhì)量百分含量為1.5%。

一種單晶硅片堿制絨的方法，包括如下步驟：將太陽能電池用單晶硅片浸入到上述制絨劑中進(jìn)行制絨，制絨時，溫度控制在75~85℃，制絨時間為15~18min。

本發(fā)明通過在溶液中增加添加助劑以達(dá)到促進(jìn)Si與-OH的接觸速率，初配液和生產(chǎn)整個制絨過程不需要添加異丙醇，不存在氣泡粘附、硅片漂浮、硅片跳動等現(xiàn)象所帶來的產(chǎn)品不良，從而穩(wěn)定溶液體系，延長溶液失效周期，穩(wěn)定工藝，拓寬工藝容差范圍。本發(fā)明的制絨添加劑加入到制絨液中，能得到硅片表面絨面“金字塔”大小均勻，硅片表面無手指印、無白斑，達(dá)到了良好的制絨效果。

本發(fā)明的優(yōu)越性在于：

1.制絨添加劑含有十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑，它的加入可以改善制絨液與硅片表面的潤濕性，且制絨添加劑對腐蝕液中OH-離子從腐蝕液向反應(yīng)界面的輸運(yùn)過程具有緩沖作用，使得大批量腐蝕加工單晶硅金字塔絨面時，溶液中NaOH含量具有較寬的工藝范圍，有利于提高產(chǎn)品工藝加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2.制絨添加劑中的表面活性劑，能消除表面手指印，消除表面無機(jī)物，能夠降低溶液的表面張力，讓制絨反應(yīng)更均勻，從而可以使得硅片生成細(xì)密、均勻的金字塔。