[發(fā)明專利]一種具有低揮發(fā)性的太陽(yáng)電池單晶硅制絨液及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110321054.4
• 申請(qǐng)日: 2011-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102315113A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張楷亮;徐娟;袁育杰;王芳;吳小國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/306
• 分類號(hào): H01L21/306;H01L31/18
• 代理公司: 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單晶硅太陽(yáng)能電池的制備技術(shù)，特別是一種具有低揮發(fā)性的太陽(yáng)電池單晶硅制絨液及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著太陽(yáng)能電池應(yīng)用的不斷普及，其生產(chǎn)工藝日益受到廣泛關(guān)注。單晶硅太陽(yáng)能電池可靠性高、壽命長(zhǎng)，是光伏電池的主流產(chǎn)品。在單晶硅襯底表面制絨可以降低太陽(yáng)能電池的表面反射率，增加太陽(yáng)能電池的光吸收率，從而提高其光電轉(zhuǎn)換效率，是單晶硅太陽(yáng)能電池的主要研究方向之一。單晶硅片在一定濃度范圍的堿溶液中被腐蝕時(shí)是各向異性的，不同晶向上的腐蝕速率不一樣，將特定晶向的單晶硅片放入堿溶液中腐蝕，即可在硅片表面產(chǎn)生出許多細(xì)小的金字塔狀外觀，從而形成陷光結(jié)構(gòu)，這一過(guò)程稱為單晶硅制絨。

公開(kāi)號(hào)為?CN?101982570A?的“單晶硅太陽(yáng)能電池片制絨液?”，由碳酸鈉、碳酸氫鈉和純水制備而成，各原料的質(zhì)量百分比為:碳酸鈉5%到20%、碳酸氫鈉5%到20%及純水余量。

公開(kāi)號(hào)為?CN?101431123A?的“單晶硅太陽(yáng)電池的制絨方法”中，首先在制絨槽內(nèi)配制制絨水溶液，其中氫氧化鈉的質(zhì)量百分比為1%到2%，偏鋁酸鹽的質(zhì)量百分比為0.3%到0.5%，硅酸鈉的質(zhì)量百分比為0.3%到0.5%，化學(xué)純異丙醇的質(zhì)量百分比為5%到6%。

公開(kāi)號(hào)為CN?101323955A?的“單晶硅太陽(yáng)能電池表面處理用的制絨劑及其制造方法”中，配方為:氫氧化鈉或氫氧化鉀1.5%到10%，表面活性劑1到20OPPm，硅酸鈉0.5%到5%，去離子水85.0%到98.0%。本發(fā)明運(yùn)用獨(dú)特的配方科學(xué)配制制絨劑，采用聚氧乙烯醚系列表面活性劑，降低制絨劑的表面張力，實(shí)現(xiàn)緩釋型均勻氣泡釋放技術(shù)，保證制絨后所有角錐體邊長(zhǎng)減小，平面內(nèi)分布相當(dāng)均勻。

傳統(tǒng)的制絨液采用氫氧化鈉或是氫氧化鉀堿溶液與異丙醇（IPA）混合溶液，在60-90攝氏度溫度下，與單晶硅片反應(yīng)25-30分鐘，以達(dá)到制絨的目的。但是由于異丙醇的揮發(fā)性強(qiáng)，而且溫度越高越易揮發(fā)，在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量消耗，而且造成環(huán)境污染及人體危害。目前，也有使用其他試劑代替異丙醇，但并不是適合在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的針對(duì)上述存在問(wèn)題，提供一種具有低揮發(fā)性的太陽(yáng)電池單晶硅制絨液及應(yīng)用，該制絨液用于太陽(yáng)電池單晶硅片的制絨，增溶作用明顯，可有效降低異丙醇的揮發(fā)性，減少制絨過(guò)程中異丙醇的使用量，并且同時(shí)進(jìn)一步降低了溶液的表面張力，提高制絨速度。

本發(fā)明的技術(shù)方案：?

一種具有低揮發(fā)性的太陽(yáng)電池單晶硅制絨液，由氫氧化鈉或氫氧化鉀、十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）、硅酸鈉、異丙醇和水混合組成。

所述制絨液中氫氧化鈉或氫氧化鉀的質(zhì)量百分比濃度為1-3%、十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量百分比濃度大于0.5%；硅酸鈉與氫氧化鈉或氫氧化鉀的質(zhì)量比為1:3、異丙醇與氫氧化鈉或氫氧化鉀的質(zhì)量比為1:6-7；水為余量。

一種所述具有低揮發(fā)性的單晶硅太陽(yáng)電池的制絨液的應(yīng)用，用于太陽(yáng)電池單晶硅片的制絨，步驟如下：

1）首先對(duì)單晶硅片實(shí)施去損傷處理，方法是將單晶硅片放入質(zhì)量百分比濃度為25%的NaOH堿溶液中，在85℃溫度下浸泡1-2分鐘；

2）將上述處理后的單晶硅片放入制絨液中,在水浴加熱溫度為75-85℃條件下進(jìn)行制絨，制絨時(shí)間為15到25min分鐘；

3）取出單晶硅片，用去離子水清洗后晾干即可。

本發(fā)明的技術(shù)分析：

堿性溶液中單晶硅會(huì)發(fā)生如下腐蝕反應(yīng)：

總的反應(yīng)方程式為:?

硅酸鈉的水溶液具有較強(qiáng)的堿性，而且在水中會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生大量極性和非極性基團(tuán)，降低溶液表面的張力。

異丙醇（IPA）的作用是有效降低溶液表面張力，增加硅片侵潤(rùn)性并幫助反應(yīng)產(chǎn)物氫氣泡脫附。

研究表明：異丙醇為揮發(fā)性化合物（VOCs），其與典型陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）溶液間存在汽液平衡關(guān)系。CTMAB可以降低其表面亨利系數(shù)，抑制揮發(fā)性。CTMAB對(duì)揮發(fā)有機(jī)物增溶作用的強(qiáng)弱可用摩爾增溶比（MSR）表示：

其中，為揮發(fā)有機(jī)物在CTMAB?中的表觀溶解度，為揮發(fā)有機(jī)物在水中溶解度，為CTMAB濃度，CMC為CTMAB?臨界膠束濃度。

表現(xiàn)亨利系數(shù)與表面活性劑濃度的關(guān)系式為：

式中,?Cg?為異丙醇?xì)庀酀舛??K?為表面活性劑與溶劑間線性分配系數(shù),?X為表面活性劑濃度。