CN101634026A

CN101634026A - 一种制备单晶硅绒面的腐蚀液及方法

Info

Publication number: CN101634026A
Application number: CN200910091826A
Authority: CN
Inventors: 许颖; 勾宪芳; 励旭东; 宋爽; 张燕鹏; 谢芳吉
Original assignee: BEIJING SOLAR ENERGY INST Co Ltd; Jiangsu Aide Solar Energy Technology Co Ltd
Current assignee: BEIJING SOLAR ENERGY INST Co Ltd; Jiangsu Aide Solar Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2010-01-27

Abstract

本发明涉及一种制备单晶硅绒面的腐蚀液及方法，它包括碱溶液、硅酸钠和异丙醇，其特征在于：它还包括体积百分比为0.2％～1％浓度范围为5*10^－5～5*10^－3mol/L的全氟辛酸盐水溶液；所述碱溶液的质量百分比为1％～2.5％，所述硅酸钠的质量百分比为0.1％～2％，所述异丙醇的体积百分比为0.3％～2％；所述碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠。本发明成本低，制备出的单晶硅绒面上形成的金字塔尺寸小，且均匀，利于太阳能吸收，可以广泛应用在太阳能电池领域中。

Description

一种制备单晶硅绒面的腐蚀液及方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池技术领域，特别是关于一种制备单晶硅绒面的腐蚀液及方法。

背景技术

低成本、高效率的太阳能电池一直是人们追逐的焦点，目前单晶硅太阳能电池表面织构化是提高太阳能电池转换效率的有效手段之一。通常，织构化的方法主要是碱腐蚀法，碱腐蚀法是在碱腐蚀液中加入各种缓冲液，比如异丙醇、乙醇、硅酸钠等来控制反应速度，以得到具有微米量级金字塔形貌的绒面，金字塔形貌的尺寸越小，越均匀，单晶硅的吸光能力越强，太阳能电池的转换效率也就越高。目前，大规模太阳能电池生产上主要使用异丙醇作为缓冲液，浓度通常采用5％～10％。但是，由于异丙醇成本较高，挥发性大，用量大，而且在生产过程中需要不断的补充溶液，从而导致成本升高。而且上述腐蚀液使得单晶硅腐蚀掉的厚度偏大，厚度越来越薄脆，易断裂也会使生产成本进一步提高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种成本低、优质的制备单晶硅太阳能电池绒面的腐蚀液及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种制备单晶硅绒面的腐蚀液，它包括碱溶液、硅酸钠和异丙醇，其特征在于：它还包括体积百分比为0.2％～1％浓度范围为5*10^-5～5*10^-3mol/L的全氟辛酸盐水溶液。

所述碱溶液的质量百分比为1％～2.5％，所述硅酸钠的质量百分比为0.1％～2％，所述异丙醇的体积百分比为0.3％～2％。

所述碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠。

一种使用上述腐蚀液制备单晶硅绒面的方法，其特征在于：将未清洗的或粗抛的P型或N型单晶硅放入所述腐蚀液中进行腐蚀反应，反应温度范围为75～85℃，腐蚀时间范围为5～18min。

经腐蚀反应后的所述单晶硅表面形成金字塔边长为0.5～8μm均匀的绒面。

被腐蚀掉的单晶硅厚度为5～15μm。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于将全氟辛酸盐溶液加入了由碱溶液、硅酸钠和异丙醇混合的溶液内，全氟辛酸盐作为一种阴离子中性表面活性剂，具有非常高的热力学稳定性、化学稳定性以及很好的相容性，而且能够在极低的溶液浓度下将水溶液的表面张力降到很低，增强浸润效果，因此在各种PH值范围、各类水性、溶剂型体系中性质稳定，无需短时间补液，因此节约了成本。2、由于本发明采用的全氟辛酸盐浓度极低，其用量与其它缓冲液相比，用量很少，因此进一步节省了成本。3、本发明的腐蚀液中由于采用了全氟辛酸盐溶液作为缓冲液，因此仅花费了5～18min的反应时间，得到了金字塔边长为0.5～8μm均匀的绒面，比较常规织构化时间25～35min有很大的降低，大大地提高了生产效率。4、本发明方法制备出的单晶硅腐蚀掉的厚度为5～15μm，得到的单晶硅表面为金字塔边长为0.5～8μm均匀的绒面，因此有利于太阳光的吸收，得到了优质的单晶硅绒面。本发明降低了生产成本，制备出的单晶硅太阳能电池绒面大大提高了太阳能电池的转换效率，并能广泛应用在太阳能电池生产领域中。

附图说明

图1是在金相显微镜下经放大400倍的单晶硅绒面形貌图

图2是在扫描电镜下经放大488倍的单晶硅绒面形貌图

图3是在扫描电镜下经放大977倍的单晶硅绒面形貌图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明的腐蚀液包括质量百分比为1％～2.5％的碱溶液，质量百分比为0.1％～2％的硅酸钠，体积百分比为0.3％～2％的异丙醇和体积百分比为0.2％～1％浓度范围为5*10^-5～5*10^-3mol/L的全氟辛酸盐水溶液。上述碱溶液可以采用氢氧化钠或氧氢化钾或碳酸钠等。

使用本发明腐蚀液制备单晶硅绒面的方法如下：

首先，在75～85℃恒温槽内配制腐蚀液，在体积百分比为1％～2.5％的碱溶液和质量百分比为0.1％～2％的硅酸钠混合溶液内加入浓度为5*10^-5～5*10^-3mol/L全氟辛酸盐溶液，使全氟辛酸盐溶液的体积百分比为0.2％～1％。等恒温后，加入0.3％～2％的异丙醇，把未清洗的或粗抛的P型或N型单晶硅片置入花篮内，一并放入溶液中，5～18min后取出，直接用去离子水冲洗干净。如图1～3所示，在显微镜和扫描电镜下观察到单晶硅片上形成的金字塔边长为0.5～8μm均匀的绒面，单晶硅腐蚀掉的厚度为5～15μm。本实施例中，单晶硅片采用的是市售P型或N型，<100>晶向单晶硅衬底，电阻率0.5～7Ωcm，厚度180～500μm。

以下通过几个具体实施例对本发明进行进一步验证。

实施例1：

如图1～3所示，图1～3为恒温槽的温度为75℃，碱溶液为1.5(％质量百分比)氢氧化钠，0.12(％质量百分比)硅酸钠，0.5(％体积百分比)异丙醇，0.5(％体积百分比)浓度为5*10^-5～5*10^-3mol/L的全氟辛酸盐水溶液，且腐蚀时间为18min时，得到的具有金字塔绒面的单晶硅，在显微镜下观察到单晶硅的表面上形成了均匀的金字塔绒面(如图1所示)，且金字塔的边长为0.5～8μm(如图2、图3所示)，单晶硅上被腐蚀掉的厚度为10μm。

实施例2：

当恒温槽的温度为85℃，碱溶液为1.5(％质量)氢氧化钠，0.12(％质量)硅酸钠，0.5(％体积)异丙醇，0.5(％体积)浓度为5*10^-5～5*10^-3mol/L的全氟辛酸盐水溶液，且腐蚀时间为7min时，得到的单晶硅绒面上金字塔的边长为0.5～8μm，单晶硅上被腐蚀掉的厚度为10μm。

本发明中采用的全氟辛酸盐为一种阴离子中性表面活性剂，其具有非常高的热力学和化学稳定性，可在强酸、强碱、强氧化介质等特殊应用体系中稳定有效地发挥其表面活性剂作用，不会与体系发生反应或分解；全氟辛酸盐还具有很好的相容性，可以广泛用于各种PH值范围、各类水性、溶剂型体系，并能与体系中其它表面活性剂和组份很好地相容，即使在极低的溶液浓度下，全氟辛酸盐也可以将水溶液的表面张力降到很低，增强浸润性。

Claims

1、一种制备单晶硅绒面的腐蚀液，它包括碱溶液、硅酸钠和异丙醇，其特征在于：它还包括体积百分比为0.2％～1％浓度范围为5*10^-5～5*10^-3mol/L的全氟辛酸盐水溶液。

2、如权利要求1所述的一种制备单晶硅绒面的腐蚀液，其特征在于：所述碱溶液的质量百分比为1％～2.5％，所述硅酸钠的质量百分比为0.1％～2％，所述异丙醇的体积百分比为0.3％～2％。

3、如权利要求1所述的一种制备单晶硅绒面的腐蚀液，其特征在于：所述碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠。

4、一种使用如权利要求1～3中任一项所述的腐蚀液制备单晶硅绒面的方法，其特征在于：将未清洗的或粗抛的P型或N型单晶硅放入所述腐蚀液中进行腐蚀反应，反应温度范围为75～85℃，腐蚀时间范围为5～18min。

5、如权利要求4所述的一种制备单晶硅绒面的方法，其特征在于：经腐蚀反应后的所述单晶硅表面形成金字塔边长为0.5～8μm均匀的绒面。

6、如权利要求4或5所述的一种制备单晶硅绒面的方法，其特征在于：被腐蚀掉的单晶硅厚度为5～15μm。