CN102877135B - 单晶硅片碱性环保型无醇制绒液的添加剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于单晶硅碱性环保型无醇制绒液的添加剂，其包含的组分为：重量百分比为0.05-1％的蛋白质，重量百分比为0.01-1％的洗涤剂，重量百分比为0.001%-0.003%的维生素、阿胶、茶多酚中取一种或它们的组合以及余量的水。采用本添加剂及使用方法后，与未加入添加剂时相比，可以降低制绒温度，不使用异丙醇，减短制绒时间，并且制绒效果有明显的提高。

Description

单晶硅片碱性环保型无醇制绒液的添加剂及其使用方法

【技术领域】

本发明是关于太阳能电池硅片制造领域,特别是关于硅片制造中一种环保型无醇单晶硅片碱性制绒液的添加剂及其使用方法。

【背景技术】

在太阳能电池单晶片制备过程中，为了提高太阳能电池的性能和光电转化效率，硅片表面必须进行粗糙化处理，以使入射在硅表面的阳光形成漫反射。一方面，延长了光程，从而增加了硅片对红外光的吸收率；另一方面，使得更多的光子在靠近PN结附近的区域被吸收，产生光生载流子，这些光生载流子更容易被收集，因为PN结附近有内建电场，因此增加了光生载流子的收集效率。单晶硅片表面的粗糙化处理通常是化学碱性腐蚀，形成金字塔状的绒面。碱性腐蚀液对硅片的不同晶面具有不同的腐蚀速率，对(111)晶面腐蚀较慢，对(100)晶面腐蚀较快。因此，当利用碱性腐蚀液对硅片进行腐蚀时，由于这种各项异性腐蚀特性，会在硅片表面形成金字塔结构。

有效的绒面结构可以使得入射太阳光在硅片表面进行多次反射和折射，改变入射光在硅中的前进方向。单晶硅电池的绒面通常是利用碱性腐蚀液(如KOH、NaOH等)对硅片表面进行腐蚀而形成。

制绒效果主要体现在绒面(金字塔)尺寸大小和均匀度，一般工艺做的绒面(金字塔)尺寸为6～10μm，均匀度差，而本专利的使用添加剂能够使绒面(金字塔)尺寸达到1～3μm，尺寸均匀度好，没有大的金字塔。金字塔尺寸小对电池后续工艺有很好的作用。

目前，工业生产中常用的制绒液由NaOH、Na2SiO4、异丙醇、去离子水等组成。这种制绒液的制绒效果并不是十分理想，存在的问题包括：金字塔的尺寸比较大，一般为10～15μm；硅片腐蚀量比较大；制绒稳定性不好；制绒后硅片表面均匀性不好，去污能力差，经常可以看到明显的手指印、白斑等。同时，由于大量使用易燃易爆易挥发的危险品异丙醇，使得生产原料成本，运输成本，存储成本大为增长。同时异丙醇易挥发，车间会有***危险，而人员由于吸入大量异丙醇，会造成各种职业病，长期吸入，严重时甚至会导致包括肺癌和白血病在内的各种顽疾。而且，由于腐蚀液大量使用异丙醇，造成环境污染，需要进行后处理，进而增加生产成本。因此，如果可以以无醇环保的制绒添加剂来取代现有的有醇制绒添加剂，将具有重大的经济，环保，劳保和大众健康的意义。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种用于单晶硅碱性制绒液的环保无醇制绒添加剂。

本发明的另一目的在于提供一种环保无醇单晶硅碱性制绒液。

本发明的再一目的在于提供一种使用添加剂的环保无醇单晶硅片碱性制绒液进行单晶硅片制绒的方法。

为达成前述目的本发明一种用于单晶硅碱性无醇制绒液的添加剂，其包含的组分为：重量百分比为0.05-1％的蛋白质，重量百分比为0.01-1％的洗涤剂，重量百分比为0.001%-0.003%的维生素、阿胶、茶多酚中取一种或它们的组合以及余量的水。

根据本发明的一个实施例，所述蛋白质是从含蛋白质85%以上的食用蛋白粉或者食品发泡剂中选取一种或它们的组合。

根据本发明的一个实施例，所述洗涤剂是至少从家用阴离子表面活性剂、家用阳离子表面活性剂、家用中性表面活性剂中选取其中一种或它们的组合。

根据本发明的一个实施例，所述水是去离子水。

为达成前述另一目的，本发明一种用于单晶硅片表面处理用的制绒剂的配制方法，包括：

(1)将重量百分含量为0.5-10％的NaOH溶于去离子水中，得到碱性无醇制绒液；

(2)将如权利要求1-4所述的添加剂加入步骤(1)中的碱性无醇制绒液中，得到添加有添加剂的制绒液，其中所述添加剂与碱性无醇制绒液的重量比为2-5∶100。

为达成前述再一目的，本发明一种单晶硅片制绒方法，其包括：

(1)将重量百分含量为0.5-10％的NaOH溶于去离子水中，得到碱性无醇制绒液；

(2)将如权利要求1-4所述的添加剂加入步骤(1)中的碱性无醇制绒液中，得到添加有添加剂的制绒液，其中所述添加剂与碱性无醇制绒液的重量比为2-5∶100；

（3）然后将单晶硅片浸入到添加有添加剂的制绒液中进行制绒，制绒时，温度为70-90℃，制绒时间为720-1200s。

本发明的优点在于：采用本添加剂及使用方法后，与未加入添加剂时相比，可以降低制绒温度，减短制绒时间，并且制绒效果有明显的提高。采用该添加剂和使用方法进行硅片表面制绒后，在硅片表面形成的金字塔尺寸小于2μm，硅片整面色泽均匀，平均反射率低于15％，被腐蚀掉的硅片量小于6％。绒面金字塔尺寸更加细小，分布更加均匀，显著地降低了硅片的反射率。对最终得到的电池片也具有有益的效果，提高了电池片的成品率，提升了电池片的短路电流并增大了电池片的填充因子，提高了太阳能电池片的光电转换效率。此外，本发明的催化剂无毒性，无腐蚀性，无刺激性，无燃烧和***危险，对人体和环境无危害；并且，催化剂的配置和使用工艺简单，设备低廉，重复性好。

【附图说明】

图1为使用本发明的碱性无醇制绒液的添加剂得到的硅片表面绒面的扫描电镜平面图与传统碱性制溶液制得的硅片的扫描电镜平面图的比较图。

图2为通过使用本发明的添加剂制成的硅片制成电池后效率转换率比较图，其中图中虚线是使用IPA制绒后得到的电池转换效率分布图，而实体的直方图是使用本发明添加剂得到的电池转换效率分布图。

【具体实施方式】

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明提供一种用于单晶硅碱性制绒液的环保无醇制绒添加剂，其中包含的组分为：重量百分比为0.05-1％的蛋白质，重量百分比为0.01-1％的洗涤剂，重量百分比为0.001%-0.003%的维生素、阿胶、茶多酚中取一种或它们的组合以及余量的水。

其中蛋白质可以是从含蛋白质85%以上的食用蛋白粉或者食品发泡剂中选取一种或它们的组。

其中洗涤剂可以是至少从家用阴离子表面活性剂、家用阳离子表面活性剂、家用中性表面活性剂中选取其中一种或它们的组合，例如，可以是Dow(陶氏)公司生产的液体餐具清洁剂（LiquidDishwashDetergent）。

其中水较佳的是去离子水。

本发明用于单晶硅片表面处理用的制绒剂的配制方法，包括：

(1)将重量百分含量为0.5-10％的NaOH溶于去离子水中，得到碱性无醇制绒液；

(2)将本发明前述添加剂加入步骤(1)中的碱性无醇制绒液中，得到本发明的制绒液，其中所述添加剂与制绒液的重量比为2-5∶100。

本发明还提供一种单晶硅片制绒方法，其包括：

(1)将重量百分含量为0.5-10％的NaOH溶于去离子水中，得到碱性无醇制绒液；

(2)将本发明前述添加剂加入步骤(1)中的碱性无醇制绒液中，得到本发明的制绒液，其中所述添加剂与制绒液的重量比为2-5∶100；

（3）然后将单晶硅片浸入到添加有添加剂的制绒液中进行制绒，制绒时，温度为70-90℃，制绒时间为720-1200s。

实施例1：

配置添加剂，取蛋白质85%以上的食用蛋白粉0.05克，取阴离子表面活性剂（洗涤剂的一种）0.01克，维生素、阿胶、茶多酚各取0.001克，以及99.939克的去离子水，将蛋白粉、洗涤剂、维生素、阿胶、茶多酚溶解于去离子水中，制成100克的溶液。

配置制绒液，将5克NaOH溶于995克去离子水中，以得到1000克碱性无醇制绒液；在1000克碱性无醇制绒液中加入20克添加剂。

将太阳能电池用单晶硅片浸入到添加有添加剂的制绒液中进行表面制绒，制绒温度为70℃，制绒时间为720s，完成制绒。

实施例2：

配置添加剂，取蛋白质85%以上的食用蛋白粉0.05克，取阴离子表面活性剂（洗涤剂的一种）0.01克，维生素、阿胶、茶多酚各取0.001克，以及99.939克的去离子水，将蛋白粉、洗涤剂、维生素、阿胶、茶多酚溶解于去离子水中，制成100克的溶液。

配置制绒液，将11克NaOH溶于989克去离子水中，以得到1000克碱性无醇制绒液；在1000克碱性无醇制绒液中加入25克添加剂。

将太阳能电池用单晶硅片浸入到添加有添加剂的制绒液中进行表面制绒，制绒温度为75℃，制绒时间为900s，完成制绒。

实施例3：

配置添加剂，取食品发泡剂1克，取家用中性表面活性剂（洗涤剂的一种）1克，维生素、阿胶、茶多酚各取0.003克，以及97.997克的去离子水，将蛋白粉、洗涤剂、维生素、阿胶、茶多酚溶解于去离子水中，制成100克的溶液。

配置制绒液，将100克NaOH溶于900克去离子水中，以得到1000克碱性无醇制绒液；在1000克碱性无醇制绒液中加入50克添加剂。

将太阳能电池用单晶硅片浸入到添加有添加剂的制绒液中进行表面制绒，制绒温度为90℃，制绒时间为1200s，完成制绒。

请参阅图1所示，图1为使用本发明的碱性无醇制绒液的添加剂得到的硅片表面绒面的扫描电镜平面图与传统碱性制绒液制得的硅片的扫描电镜平面图的比较图。其中左侧为使用本发明的碱性制绒液的添加剂得到的硅片表面绒面的扫描电镜平面图，右侧为传统碱性制溶液制得的硅片的扫描电镜平面图。根据图1可以看到通过本发明的方法制绒形成的金字塔尺寸较小，大约为1-2μm，且分布比较均匀。此外，被腐蚀掉的硅片量约为5.2％。

请参阅图2所示，图2为通过使用本发明的添加剂制成的硅片制成电池后效率转换率比较图，其中图中虚线是使用IPA制绒后得到的电池转换效率分布图，而实体的直方图是使用本发明添加剂得到的电池转换效率分布图。经过比较，采用本发明的添加剂制得的电池转换效率明显好于传统制绒方法制得的电池。

本发明的优点在于：采用本添加剂及使用方法后，与未加入添加剂时相比，可以降低制绒温度，减短制绒时间，并且制绒效果有明显的提高。采用该添加剂和使用方法进行硅片表面制绒后，在硅片表面形成的金字塔尺寸小于2μm，硅片整面色泽均匀，平均反射率低于15％，被腐蚀掉的硅片量小于6％。绒面金字塔尺寸更加细小，分布更加均匀，显著地降低了硅片的反射率。对最终得到的电池片也具有有益的效果，提高了电池片的成品率，提升了电池片的短路电流并增大了电池片的填充因子，提高了太阳能电池片的光电转换效率。此外，本发明的催化剂无毒性，无腐蚀性，无刺激性，无燃烧和***危险，对人体和环境无危害；并且，催化剂的配置和使用工艺简单，设备低廉，重复性好。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (5)

1.一种用于单晶硅碱性无醇制绒液的添加剂，其特征在于:其包含的组分为：重量百分比为0.05-1％的蛋白质，重量百分比为0.01-1％的洗涤剂，重量百分比为0.001％-0.003％的维生素、阿胶、茶多酚中取一种或它们的组合以及余量的水，所述蛋白质是从含蛋白质85％以上的食用蛋白粉或者食品发泡剂中选取一种或它们的组合。

2.如权利要求1所述的用于单晶硅碱性无醇制绒液的添加剂，其特征在于：所述洗涤剂是至少从家用阴离子表面活性剂、家用阳离子表面活性剂、家用中性表面活性剂中选取其中一种或它们的组合。

3.如权利要求1所述的用于单晶硅碱性无醇制绒液的添加剂，其特征在于：所述水是去离子水。

4.一种用于单晶硅片表面处理用的制绒剂的配制方法，包括：

(1)将重量百分含量为0.5-10％的NaOH溶于去离子水中，得到碱性无醇制绒液；

(2)将如权利要求1-3任一所述的添加剂加入步骤(1)中的碱性无醇制绒液中，得到添加有添加剂的制绒液，其中所述添加剂与碱性无醇制绒液的重量比为2-5∶100。

5.一种单晶硅片制绒方法，其包括：

(1)将重量百分含量为0.5-10％的NaOH溶于去离子水中，得到碱性无醇制绒液；

(2)将如权利要求1-3任一所述的添加剂加入步骤(1)中的碱性无醇制绒液中，得到添加有添加剂的制绒液，其中所述添加剂与碱性无醇制绒液的重量比为2-5∶100；

(3)然后将单晶硅片浸入到添加有添加剂的制绒液中进行制绒，制绒时，温度为70-90℃，制绒时间为720-1200s。