[發明專利]倒金字塔絨面單晶硅片的制絨添加劑及其應用

有效

• 申請號: 201810018562.7
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN107955974B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 楊立功;符黎明
• 申請（專利權）人: 常州時創能源股份有限公司
• 主分類號: C30B33/10
• 分類號: C30B33/10;C30B29/06;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種倒金字塔絨面單晶硅片的制絨添加劑及其應用，該制絨添加劑的組分包括：非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、聚乙二醇、有機鹽和余量的水。添加本發明制絨添加劑的堿溶液可在單晶硅片表面制得倒金字塔絨面，且不需要銀、銅等貴金屬離子的催化，可以降低制絨成本，減少環境污染，更利于晶體硅太陽電池的工藝穩定，具有較好的實用價值。采用添加本發明制絨添加劑的堿溶液對單晶硅片表面進行制絨，可以獲得均勻、細小、密集的絨面倒金字塔。且本發明制絨添加劑不含異丙醇或乙醇，無毒性，無腐蝕性，無刺激性，無燃燒和爆炸危險，還可以避免環境污染；并且，本發明制絨添加劑的制造和使用工藝簡單，設備低廉，重復性好。

技術領域

本發明涉及倒金字塔絨面單晶硅片的制絨添加劑及其應用。

背景技術

為了提高單晶硅太陽電池片的性能和效率，需要在單晶硅片表面制作絨面，有效的絨面結構可以使得入射太陽光在硅片表面進行多次反射和折射，不僅顯著降低了硅片或電池的反射率，而且改變入射光在硅中的前進方向，延長了光程，從而增加了硅片對紅外光的吸收率。

常規單晶硅片的絨面是由堿液腐蝕硅片表面而形成的金字塔絨面，該絨面具有凸金字塔結構。單晶硅片的金字塔絨面制絨工藝，制絨時間較長，絨面凸金字塔尺寸不均勻，對原始硅片表面狀態要求高，化學品消耗也比較大，制絨過程容易受到各種因素干擾而導致外觀不良。在電池工藝過程中，由于硅片之間的摩擦，絨面凸金字塔很容易受到損傷，從而導致表面p-n結破壞，形成漏電。另外，凸金字塔結構絨面的單晶電池做成組件時，組件功率衰減一直比多晶組件高出2%～3%，這與單晶電池表面的凸金字塔結構也有很大關系。為了解決單晶硅片因凸金字塔結構絨面而產生的上述問題，目前也出現一些具有倒金字塔絨面的單晶硅片，采用倒金字塔結構絨面取代凸金字塔結構絨面，可以避免上述問題，提升單晶電池的競爭力。

目前，在單晶硅片上制備倒金字塔絨面的方法，主要有光學印刻技術和蝕刻技術兩大類。光學印刻技術需要涂覆掩膜以及移除掩膜結構，步驟繁復且成本高，不能適應光伏電池產線的需求。蝕刻技術主要分為兩類: 干法蝕刻和濕化學蝕刻。干法蝕刻需要真空低壓，使用危險有毒氣體，高能粒子的轟擊對硅材料的少子壽命亦有損害，且產線操作成本高。濕化學蝕刻主要是指目前廣泛使用的以銀、銅等貴金屬離子為催化劑的酸溶液環境中的刻蝕技術。濕化學蝕刻使用貴金屬，成本高昂；且濕化學蝕刻還要用到大量的氫氟酸和硝酸，對環保治污的壓力很大；另外，采用金屬催化制備絨面，需要嚴格的清洗硅片以去除殘留于絨面微結構間的納米金屬顆粒，否則納米金屬顆粒會帶入后續工序（如擴散），對硅片本身和擴散設備都是致命的。

綜上所述，基于堿溶液的單晶硅片常規制絨工藝，只能在單晶硅片表面制備出凸金字塔結構絨面，不能在形成倒金字塔結構絨面。而現有用于形成倒金字塔絨面的單晶硅片濕化學蝕刻制絨工藝，都需要銀、銅等貴金屬離子的催化，且不能兼用堿液制絨工藝的制絨設備，需要重新更換制絨設備。因此，開發基于堿溶液且不需要貴金屬離子催化的單晶硅片倒金字塔制絨工藝，對當前堿液制絨工藝有革新意義，且對電池工藝窗口的拓寬和電池效率的提升，都有著極為重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種倒金字塔絨面單晶硅片的制絨添加劑及其應用，添加該制絨添加劑的堿溶液可在單晶硅片表面制得倒金字塔絨面，且不需要銀、銅等貴金屬離子的催化，可以降低制絨成本，減少環境污染，更利于晶體硅太陽電池的工藝穩定，具有較好的實用價值。

為實現上述目的，本發明提供一種倒金字塔絨面單晶硅片的制絨添加劑，其各組分的質量百分含量為：非離子表面活性劑 0.5%～50%，陽離子表面活性劑 1%～60%，聚乙二醇 2%～10%，有機鹽 1%～20%，余量為水。

優選的，所述非離子表面活性劑為含烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯胺、烷基醇酰胺、乙醇胺、蔗糖酯、烷基醇酰胺中的一種或幾種。

優選的，所述陽離子表面活性劑為含脂肪胺鹽、乙醇胺鹽、季銨鹽型、咪唑啉、聚乙烯多胺鹽、嗎啉胍類、三嗪類衍生物中的一種或幾種。