[發明專利]一種制備苞米狀單晶硅絨面復合制絨添加劑配方及使用方法

在審

• 申請號: 201910965959.1
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110644053A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 閻建輝;鄧小梅;盧建紅;張麗;楊海華;陳婉君;寧弘宇
• 申請（專利權）人: 湖南理工學院
• 主分類號: C30B33/10
• 分類號: C30B33/10;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種含非離子型表面活性劑的單晶硅片制絨液的添加劑，添加劑包含的組分為：聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、烷基糖苷（APG）三種非離子型表面活性劑，有機酸，無機鹽和余量的水。本發明還公開了一種單晶硅片的制絨方法，包括以下步驟：1)制絨添加劑的配置；2)制絨液的配置；3)將單晶硅片置入步驟2)制得的制絨液中進行制絨，制絨液溫度為70?90℃，制絨時間為8?16min；4)將絨液后單晶硅片混酸清洗、去離子水再清洗后干燥得產品。本發明的制絨效果優異，制絨后絨面金字塔呈苞米狀排列，尺寸分布為0.2?1.5μm，能有效減少對光的反射，顯著提高太陽能電池片的光電轉換效率。

技術領域

本發明屬于太陽能電池單晶硅片表面處理技術領域，尤其涉及一種含多種非離子型表面活性劑、有機酸、無機鹽的種類、含量對單晶硅片制絨效果的影響。

背景技術

太陽能電池是一種具有電子特性的特殊裝置，可以把光能直接轉換為我們所需要的電能。太陽能電池有著160多年的發展歷史，1839年致電壓現象被首次發現，這是法國物理學家貝克勒爾梅通過觀察浸入電解質中的電極首次提出的。1946年，世界上第一塊硅材料的太陽能電池被制造出來，創造了太陽能電池發展歷史上的又一個里程碑。1957年以后，人造衛星開始利用太陽能電池作為動力來源。在1989年，聚光太陽能電池問世，其能量轉換效率再創新高。經過眾多科學家一個多世紀的探索研究下，太陽能電池的發展達到了令人震驚地步。太陽能電池的迅猛發展在保護環境、提高人類生活水平方面起著不可或缺的重要作用。但是，整體說來，人類對太陽能的利用還處在起步階段，對太陽能的有效利用率還比較低，科學家都在積極探索如何才能高效實現太陽能電池的高效光電轉換效率。

太陽能電池可以根據所用材料的不同分為納米晶太陽能電池、有機太陽能電池、硅太陽能電池等等。目前，全球生產的太陽能電池主要以晶體硅太陽能電池為主，該電池在各類應用中居主導地位。硅晶片是硅太陽能電池制備過程中最重要的原材料，而硅原料是通過還原石英礦得到的。晶體硅太陽能電池包括兩類，即多晶硅和單晶硅電池，與多晶硅相比，單晶硅有著良好的物理特性，單晶硅太陽能電池的陷光效果更好、生產工藝也更為成熟，有著光電轉換效率高，使用壽命長的優點，所以單晶硅成為了太陽電池生產和應用的中心。

一般情況下，太陽能電池的光電轉換效率的最大損失就是光學損失，硅表面會反射部分光，而降低光的利用率。如果能夠盡可能的降低光學損失，這將能夠大幅度提高太陽能電池的光電轉換效率。制絨是太陽能電池制備的第一道工序，也叫“表面織構化”。研究表明，硅片表面的制絨可以有效減少硅片對太陽光的反射，提高對光的吸收率。制絨是通過堿性溶液與硅片表面發生反應來實現的，堿溶液會腐蝕硅表面，從而形成特殊的金字塔形狀的絨面結構，這個結構能使光線在硅片表面進行多次反射，使得照射到金字塔上的光產生陷光效應，降低硅片對光的反射率，提高其光電轉換的效率。為了降低光的損失，人們利用了各種各樣的工藝讓絨面結構更加均勻，如在制絨溶液中加入適宜添加劑，得到較低的平均表面反射率，異丙醇是研究得最多的添加劑之一。添加劑異丙醇起到了表面活性劑的作用，其在單晶硅表面制絨過程中的作用主要是改變硅片表面與制絨液相接界面上的張力和降低溶液的表面張力，促使反應過程中產生的氫氣容易逸出。

在單晶硅制絨過程中，制絨劑配方的好壞對于絨面結構有重要的影響。單晶硅表面由于容易被氧化和容易受到各種物質污染的特點，所以制絨劑可以將其表面腐蝕，同時影響最后的金字塔結構的成型。制絨劑配方對其影響在于化合物相對于單晶硅表面腐蝕程度不同的影響，且單晶硅片對于各種化合物之間的反應強度也有著不同的表現程度，所以，在實驗中，制絨劑配方直接影響單晶硅表面制絨效果，最終影響太陽能電池光電轉換效率。