[發明專利]利用四甲基胍有機堿在單晶硅表面制絨的方法

在審

• 申請號: 201910893517.0
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN110707163A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 黃仕華;張嘉華
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236;H01L31/18
• 代理公司: 33216 杭州之江專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 朱楓

本發明公開了一種利用四甲基胍有機堿在單晶硅片制絨的方法，首先清洗硅片，然后以去離子水位溶劑，配制四甲基胍和異丙醇混合溶液，其中四甲基胍的體積比為10％，異丙醇的體積比為7％，80℃的水浴鍋中預熱備用；將硅片放入制絨液中，80℃下水浴加熱35min，并用去離子水沖洗二到三次，再用去離子水超聲5min以除去溶液殘留。本發明提出的四甲基胍有機堿單晶硅制絨后的光學反射率大幅降低，同時消除了制絨液中金屬離子對硅片的污染，也降低了制絨廢液的后續處理成本。

技術領域

本發明屬于光伏技術領域，特別是涉及一種利用四甲基胍有機堿在單晶硅片制絨的方法。

背景技術

單晶硅太陽能電池的絨面特性是影響其轉換效率的重要因素之一。目前已有的制絨方法有：化學腐蝕法、反應離子刻蝕法、光刻法、機械刻槽法等。在上述的幾種方法中，機械刻槽法是在多晶硅表面用多個刀片同時刻出V型槽來減少光學反射。雖然具有工藝簡單、刻槽速度快的優點，但是機械刻槽深度比較深，要求硅片比較厚，不適合薄襯底太陽能電池的制作。同時，刻蝕過程中，硅片表面會造成損傷，同時也會引入一些雜質。反應離子刻蝕法又稱等離子體刻蝕，是采用低壓氣體產生等離子體，利用物理機制輔助化學刻蝕或者產生反應離子參與化學刻蝕的一種干法腐蝕工藝。其形成的絨面反射率特別低，在450到1000nm光譜范圍內的反射率可小于2％，但是硅表面損傷嚴重，電池的開路電壓和填充因子都會下降，此外，具有產量較低且造價高昂的缺點。化學腐蝕法一般采用堿(NaOH或KOH)醇(異丙醇或乙醇)的混合溶液作為腐蝕體系。其中堿為腐蝕劑，用于腐蝕硅片，醇為消泡劑，用于除去反應產生的氫氣泡。

“金字塔”的形成是由于堿與硅的各向異性反應造成的。在一定濃度的堿溶液中，OH^-離子與硅的(100)面的反應速度要比(111)面快幾倍甚至幾十倍，腐蝕反應從(100)面開始，最后露出交錯的(111)晶面，在硅片表面形成無數個四面方錐體，俗稱“金字塔”結構。

目前單晶硅制絨最具說服力的模型是電化學模型。該模型主要原理是指堿對硅的這種各向異性腐蝕其主要原因在于硅表面的懸掛鍵密度以及背鍵結構、能級不同而引起的。在整個腐蝕過程中，首先4個OH^-離子和一個表面的硅發生反應，此時OH^-離子會與硅片表面未成對的電子結合形成Si-O鍵。由于懸掛鍵上的電子的能級比較高，隨著反應的進行，這些電子可通過熱激發進入導帶，反應會進一步進行。而進入導帶的電子又和溶液中的H₂O反生反應生成新的OH^-和H₂。整個反應可簡單寫為：

Si+2OH^-+2H₂O→SiO₂(OH)₂^2-+2H₂↑

這種“金字塔”結構主要是利用光線在其內部的兩次折射增加光線被吸收的次數，從而增加硅片對光的吸收率、降低硅片表面的反射率。在太陽能電池領域有著極其廣泛的應用。現有的制絨手段中極大多數都是用無機堿來提供OH^-離子的。常用的無機堿主要有KOH和NaOH等，這就使得制絨液中存在著大量的金屬離子，而這些金屬離子的存在會對硅片的少子壽命有一定的影響，尤其是在高效率太陽能電池的制作過程中，金屬離子的影響顯得尤為重要。因此，近些年來有機堿的制絨液開始應用的越來越廣泛。有機堿開始占領制絨液市場的另一個主要原因在于廢液的處理。近年來隨著我們國家對環境保護的越來越重視，制絨過程中廢液的處理也成為了人們選取制絨液的另一個重要原則。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用四甲基胍有機堿在單晶硅片制絨的方法。

本發明的技術方案是：

一種利用四甲基胍有機堿在單晶硅片制絨的方法，包括如下步驟：

1)清洗硅片；