CN102191565B - 一种单晶硅制绒液及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单晶硅制绒液，包括无机碱性腐蚀液，其特征在于：所述无机碱性腐蚀液中添加有表面活性剂和醇类，所述表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量的0.02～0.6％，所述醇类的量相当于碱性腐蚀液质量0.1～8％。本发明使单晶硅片的小绒面“金字塔”均匀，尺寸小于2μm，且无白斑无明显印痕。

Description

一种单晶硅制绒液及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种单晶硅太阳能电池添加剂制绒液及其使用方法。

背景技术

单晶硅各向异性腐蚀所用的腐蚀剂，目前已知的溶液都是碱性溶液，一般分为两类：一类是无机腐蚀剂，包括碱性溶液，如KOH、NaOH、LiOH等；另一类是有机腐蚀剂，包括EPW(乙二胺、邻苯二甲酸和水)和联胺(四甲基氢氧化铵)等。这两类腐蚀剂具有非常类似的腐蚀现象。

在单晶硅碱性腐蚀制绒过程中，典型的碱性溶液的主要组分为氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na₂SiO₃)、异丙醇(IPA)和H₂O。在80℃左右的温度下，单晶硅在碱性水溶液中会发生如下的腐蚀反应：

Si+6OH^-→SiO₃ ^2-+3H₂O+4e

4H⁺+4e→2H₂↑

总的反应方程式为：

Si+2OH^-+H₂O＝SiO₃ ^2-+2H₂↑

硅酸钠(Na₂SiO₃)溶解于水中，极易发生水解反应：

由于单晶硅不同晶相的硅原子排列间距有异，因此在碱性溶液中的腐蚀速度不同，通过改变温度范围内对(100)晶向的硅片表面进行各向异性腐蚀，便可以得到由(111)面包围形成的角锥体分布在表面上形成密集分布的“金字塔”结构的减反射绒面。腐蚀液中的硅酸钠，对溶液的OH^-离子浓度起着缓冲剂的作用。硅酸钠与水反应生成硅酸及多硅酸溶胶，产生大量的极性和非极性功能团，显著地降低了腐蚀液的表面张力。加入异丙醇(IPA)，可以增加硅片表面的可湿润性，可以控制溶液对硅片的腐蚀速率，而且对溶液有消泡作用。但是其易挥发性的缺点及其价格高，因此，研究者都在寻找一种更好的添加剂或者不使用添加剂，又可以获得均匀的“金字塔”绒面。无论采用现有的何种制绒液，制得效果最好的绒面尺寸在3～6μm之间，无法进一步获得更均匀的绒面。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种可以在单晶硅表面快速形成均匀的尺寸小于2μm的“金字塔”小绒面的单晶硅制绒液。

本发明的另一目的在于提供这种单晶硅制绒液的使用方法。

技术方案：本发明所述的单晶硅制绒液，包括无机碱性腐蚀液，所述无机碱性腐蚀液中添加有表面活性剂和醇类，所述表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量的0.02～0.6％，所述醇类的量相当于碱性腐蚀液质量0.1～8％。

所述无机碱性腐蚀液为常规使用的碱性腐蚀溶液，由NaOH、KOH、Na₂SiO₃的一种或几种混合溶于水中组成。

优选地，所述无机碱性腐蚀液中碱性物质的质量百分比为0.4～4.5％。

本发明所述表面活性剂为分散剂MF和萘磺酸甲醛缩合物的混合物，所述分散剂MF和萘磺酸甲醛缩合物的质量比为3～5∶1。

本发明所述醇类优选为异丙醇、乙二醇或无水乙醇，进一步优选乙二醇。

所述制绒液的温度为75～85℃。

利用本发明所述的单晶硅制绒液进行制绒的方法为，将单晶硅片放入制绒液中，保持温度为75～85℃，腐蚀时间为10～15min。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：1、本发明使单晶硅片的小绒面“金字塔”均匀，尺寸小于2μm，且无白斑无明显印痕；2、本发明产品在一定的温度条件下，能快速有效的形成绒面，使硅片表面的绒面“金字塔”生长均匀及排列密集；3、本发明表面活性剂增加了制绒液对硅片表面的润湿，使得制绒液对硅片表面的腐蚀均匀；由于表面活性剂中的基团作为金字塔的起绒点，大大提高了金字塔的形核密度，因此，能够减少反射率，减小电池的漏电，提高了电池片效率。

附图说明

图1为本发明处理的单晶硅绒面照片。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：如图1所示，本发明单晶硅制绒液，主要由无机碱性腐蚀液、表面活性剂和醇类组成，其中由无机碱性腐蚀液为质量百分数为2％的NaOH水溶液，所述表面活性剂为分散剂MF(其分子式为C₂₃H₁₈O₆S₂Na₂)和萘磺酸甲醛缩合物的混合物，所述分散剂MF和萘磺酸甲醛缩合物的质量比为5∶1，混合物含量为碱性腐蚀液质量的0.3％，所述醇类为乙二醇，含量为碱性腐蚀液质量的4％。

使用时，保持制绒液的温度为75～85℃，腐蚀时间为10～20min。硅片单面减薄量约3～8μm。

实施例2：本发明单晶硅制绒液，主要由无机碱性腐蚀液、表面活性剂和醇类组成，其中由无机碱性腐蚀液为质量百分数为0.4％的KOH水溶液，所述表面活性剂为分散剂MF(其分子式为C₂₃H₁₈O₆S₂Na₂)和萘磺酸甲醛缩合物的混合物，所述分散剂MF和萘磺酸甲醛缩合物的质量比为3∶1，混合物含量为碱性腐蚀液质量的0.02％，所述醇类为异丙醇，含量为碱性腐蚀液质量的0.1％。

使用时，保持制绒液的温度为75～85℃，腐蚀时间为10～15min。硅片单面减薄量约3～8μm。

实施例3：本发明单晶硅制绒液，主要由无机碱性腐蚀液、表面活性剂和醇类组成，其中由无机碱性腐蚀液为质量百分数为4.5％的NaOH和Na₂SiO₃的混合水溶液，所述表面活性剂为分散剂MF(其分子式为C₂₃H₁₈O₆S₂Na₂)和萘磺酸甲醛缩合物的混合物，所述分散剂MF和萘磺酸甲醛缩合物的质量比为4∶1，混合物含量为碱性腐蚀液质量的0.6％，所述醇类为乙醇，含量为碱性腐蚀液质量的8％。

使用时，保持制绒液的温度为75～85℃，腐蚀时间为10～15min。硅片单面减薄量约3～8μm。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种单晶硅制绒液，包括无机碱性腐蚀液，其特征在于：所述无机碱性腐蚀液中添加有表面活性剂和醇类，所述表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量的0.02~0.6%，所述醇类的量相当于碱性腐蚀液质量0.1~8%；所述表面活性剂为分散剂MF和萘磺酸甲醛缩合物的混合物，所述分散剂MF和萘磺酸甲醛缩合物的质量比为3～5:1。

2.根据权利要求1所述的单晶硅制绒液，其特征在于：所述无机碱性腐蚀液由NaOH、KOH、Na₂SiO₃的一种或几种混合溶于水中组成的腐蚀液。

3.根据权利要求1所述的单晶硅制绒液，其特征在于：所述无机碱性腐蚀液中碱性物质的质量百分比为0.4～4.5%。

4.根据权利要求1所述的单晶硅制绒液，其特征在于：所述醇类为异丙醇、乙二醇或无水乙醇。

5.根据权利要求4所述的单晶硅制绒液，其特征在于：所述醇类为乙二醇。

6.根据权利要求1所述的单晶硅制绒液，其特征在于：所述制绒液的温度为75～85℃。

7.利用权利要求1～6中任一权利要求所述的单晶硅制绒液进行制绒的方法，其特征在于：将单晶硅片放入制绒液中，保持温度为75～85℃，腐蚀时间为10~20min。

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