[發明專利]一種用于單晶硅的制絨液及制絨方法

有效

• 申請號: 202210725214.X
• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN115216301B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 顏志勇;胡英;王曉馨;于利超;易洪雷;張葵花;姚勇波;李喆
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: C09K13/02
• 分類號: C09K13/02;C30B33/10;H01L31/0236;H01L31/18
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發明公開了一種用于單晶硅的制絨液及制絨方法，屬于單晶硅制絨液技術領域。所述制絨液由如下質量百分比含量的組份組成：堿性物質1?3％，制絨添加劑0.3?2.5％，低共熔溶劑5?30％，余量為水。所述制絨液可用于任何尺寸單晶硅片的制絨。本發明還公開了一種用于單晶硅的制絨方法，先將單晶硅片置于自制的預處理液中清洗，然后再置于上述制絨液中制絨，制絨溫度為50?85℃，制絨時間為80?250s。本發明解決了制絨時間長、制絨絨面不均勻和制絨液壽命短的問題，具有制絨液穩定性好、制絨后單晶硅片反射率低等優點。

技術領域

本發明屬于單晶硅制絨液技術領域，涉及一種用于單晶硅的制絨液及制絨方法。

背景技術

目前，光伏領域中，單晶硅太陽能電池因其轉換效率高而受到廣泛關注。在單晶硅太陽能電池的生產過程中，為了減少光的反射，增加對太陽光的吸收，提高單晶硅太陽能電池的光電轉換效率，需要對單晶硅表面進行表面織構化處理，即想辦法在單晶硅表面形成絨面結構，這樣入射光在單晶硅的絨面上多次反射，延長光程，從而增加對光的吸收。單晶硅表面常見的制絨方法有：濕法堿液刻蝕、干法刻蝕、激光或機械雕刻等，其中，濕法堿液刻蝕因成本低、效率高、操作方便等優點被廣泛使用。在濕法堿液刻蝕技術中，單晶硅與堿液(堿液通常是KOH或NaOH的水溶液)反應的原理為：Si+2OH^-+H₂O＝SiO₃^2-+2H₂↑，基于堿液對單晶硅的各個晶面的腐蝕速率差異，具體為：單晶硅片的(100)面比其(111)面或(110)面更容易被堿液腐蝕，且單晶硅片的(111)面相對于其(100)面有大約54°的傾斜角度，因此，堿液刻蝕結束后，最終在單晶硅片表面形成由(111)面及其等效面構成的類似“金字塔”狀的絨面結構，相比于平面結構，絨面結構能有效增強硅片對入射光的吸收，提高光生電流密度。

多種因素影響單晶硅表面“金字塔”結構的大小和密度，如堿液的濃度、制絨液的組成、制絨添加劑各組份的種類及含量、制絨溫度等。發明專利CN201610738890.5中制絨添加劑與堿液的質量比為0.2-5:100，但當堿液的濃度過大，對單晶硅片的腐蝕力度過強，形成的絨面反而變差，出現類似于“拋光”的效果，甚至會出現單晶硅片絨面結構坍塌的現象。因此，需要向制絨劑中投入添加劑來調節制絨劑中OH^-對單晶硅表面的腐蝕速率，即從制絨添加劑的層面來調節金字塔的大小和密度。

現有技術中制絨劑制備的單晶硅片存在絨面尺寸小且不可控、制絨率低、反射率高，以及制溶劑中堿液消耗量大、制絨時間長、制絨溫度高等問題。單晶硅的制絨工藝一般以質量濃度為10-25％的KOH(或NaOH)水溶液與異丙醇作為制絨液、制絨溫度為75-90℃、制絨時間為15-30min。異丙醇起到降低溶液表面張力、調節腐蝕反應生成的H₂快速脫離的作用，但是，這種單晶硅制絨工藝反應時間長、在單晶硅表面形成的往往是正金字塔絨面結構，導致大大降低了生產效率，并且得到的單晶硅絨面結構反射率偏高，制絨液中的異丙醇存在易揮發、用量大、不環保等缺點。因此無醇制絨添加劑的研發成為趨勢，但其缺點是制絨時間長、堿液消耗量大，如專利CN201210330618.5公開了一種單晶硅片堿性環保型無醇制絨液的添加劑，其包含有0.05-1wt.％的蛋白質、0.01-1wt.％的洗滌劑，0.001-0.003wt.％的維生素、阿膠、茶多酚中的一種或它們的組合以及余量的水，雖然與未加入添加劑相比，降低了制絨溫度，未使用易揮發性異丙醇，縮短了制絨時間，制絨效果有所提高，但其制絨時間較長(700-1500s)，還存在腐蝕減重量過大導致堿耗量相對較高、制絨液穩定性差的問題。

因此，有必要提供一種用于單晶硅的制絨液及制絨方法，用以解決單晶硅片制絨率低、制絨時間長、制絨絨面不均勻的問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明的目的之一在于創新性的提供一種用于單晶硅的制絨液，使用本發明所述制絨液在單晶硅片表面制絨，制絨所需時間短、絨面反射率低(11％)、絨面均勻，并且本發明所述制絨液還能克服制絨液穩定性差的問題。