CN107858756B - 一种单晶硅制绒添加剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于硅片制绒技术,特别涉及一种单晶硅制绒添加剂及其应用。将特定的离子液体作为添加剂加入到碱液中制备制绒液,并采用该制绒液对单晶硅进行制绒,可在碱液低浓度的情况下促进腐蚀的进行,提高制绒效率;避免了硅片表面的规整性受到破坏,延长了制绒后硅片的使用寿命。

Description

一种单晶硅制绒添加剂及其应用
技术领域
本发明属于硅片制绒技术,特别涉及一种单晶硅制绒添加剂及其应用。
背景技术
制绒是太阳能电池生产工艺流程中的重要工序,在单晶硅表面形成类似金字塔的结构,可降低硅片表面对太阳光的反射率,增加光的吸收,从而提高太阳能转化为电能的效率。
在现有的单晶硅制绒工艺中,如果直接采用强碱(如氢氧化物)对硅片表面进行腐蚀的话,腐蚀反应剧烈不易控制,会破坏硅片表面的规整性甚至是硅片的基础结构,因此这一类强碱制绒剂通常需要与缓腐蚀剂(如异丙醇、硅酸钠)配合使用,但是异丙醇等缓蚀剂挥发性强,导致制绒剂使用寿命短;且不环保,有悖于目前提倡的绿色工业生产。
而如果在制绒过程中直接采用弱碱或进一步降低强碱制绒液的浓度,会使腐蚀速率减慢,大大降低了生产速率。
因此开发一种稳定性高、制绒效率快且环保的制绒添加剂或制绒剂具有重大意义。
发明内容
本发明相当于是针对现有技术中“直接采用弱碱或降低强碱制绒液的浓度,会使腐蚀速率减慢,降低生产速率”这一问题,提供一种单晶硅制绒添加剂,即一种离子液体,
该离子液体为卤代咪唑类离子液体,如溴化1-乙基-3-甲基咪唑、溴化1-丙基-3-甲基咪唑、溴化1-丁基-3-甲基咪唑或氯化1-乙基-3-甲基咪唑等;
本发明还提供了一种上述单晶硅制绒添加剂的应用,即将该添加剂加入到碱液中制备制绒液,并采用该制绒液对单晶硅进行制绒,
其中,添加剂在制绒液中的质量浓度控制为1.5~3%,而碱液中的碱为氢氧化物,如氢氧化钠、氢氧化钾等,氢氧化物在制绒液中的质量浓度控制为0.4~2%,
同时,制绒液中还可以加入苯甲酸钠、表面活性剂、抗坏血酸、分散剂、增溶剂、稳定剂等功能性助剂。
本发明的有益效果在于:采用特定的离子液体来辅助碱液对硅片表面进行制绒,在碱液低浓度的情况下促进了腐蚀的进行,提高了制绒效率;并且由于碱浓度较低,确保了腐蚀反应的平稳程度,避免了硅片表面的规整性受到破坏,延长了制绒后硅片的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
将氢氧化钠溶解于纯水中得到氢氧化钠溶液(即碱液),再向其中加入氯化1-乙基-3-甲基咪唑并充分混合后得到制绒液,控制氢氧化钠在该制绒液中的质量浓度为0.7%,氯化1-乙基-3-甲基咪唑在该制绒液中的质量浓度为1.9%。
实施例2
将氢氧化钾溶解于纯水中得到氢氧化钾溶液(即碱液),再向其中加入溴化1-丁基-3-甲基咪唑并充分混合后得到制绒液,控制氢氧化钾在该制绒液中的质量浓度为1.0%,溴化1-丁基-3-甲基咪唑在该制绒液中的质量浓度为2.3%。
对比实施例1
制绒液中未加入离子液体,其余操作均同实施例1:
将氢氧化钠溶解于纯水中得到氢氧化钠溶液,即制绒液,控制氢氧化钠在该制绒液中的质量浓度为0.7%。
对比实施例2
采用等摩尔的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐代替实施例1中的“氯化1-乙基-3-甲基咪唑”,其余操作均同实施例1。
对比实施例3
采用等摩尔的1-乙基-3-甲基咪唑甲磺酸盐代替实施例1中的“氯化1-乙基-3-甲基咪唑”,其余操作均同实施例1。
对比实施例4
制绒液中未加入任何碱,其余操作均同实施例1:
将氯化1-乙基-3-甲基咪唑与纯水充分混合得到制绒液,控制氯化1-乙基-3-甲基咪唑在该制绒液中的质量浓度为1.9%。
实验检测:
将同一规格、质量的单晶硅片用乙醇去除表面油脂后,置于上述各实施例或对比实施例的制绒液中,在温度70℃下制绒处理10分钟,取出,用去离子水充分冲洗后干燥。对制绒后的单晶硅片表面通过光反射检测仪在850nm处测试其光反射效果,
经过上述实施例1、实施例2的制绒液处理后的硅片表面均形成金字塔结构,且大小均匀、形貌规整;经过上述对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3的制绒液处理后的硅片表面的金字塔形貌均不明显;经过上述对比实施例4的制绒液处理后的硅片表面没有变化,且性能与未经任何制绒处理的空白硅片基本无差别。具体检测结果请见表1:
表1
对比实施例5
在对比实施例1的基础上,将制绒液中氢氧化钠的浓度增加一倍(但依然不加入离子液体),制绒操作同上,此时检测实施例1和对比实施例5制绒液处理的硅片绒面性能,如表2所示:
表2
实施例1 对比实施例5
角锥体边长 1.7~2.3μm 大于10μm
角锥体分布 均匀、规整 不均匀、杂乱
光反射率 10% 45%

Claims (5)

1.一种单晶硅制绒添加剂,其特征在于:所述的单晶硅制绒添加剂为离子液体,所述离子液体为卤代咪唑类离子液体,具体为溴化1-乙基-3-甲基咪唑、溴化1-丙基-3-甲基咪唑、溴化1-丁基-3-甲基咪唑或氯化1-乙基-3-甲基咪唑。
2.一种如权利要求1所述的单晶硅制绒添加剂的应用,其特征在于:所述的应用为,将所述添加剂加入到碱液中制备制绒液,并采用所述制绒液对单晶硅进行制绒。
3.如权利要求2所述的单晶硅制绒添加剂的应用,其特征在于:所述碱液中的碱为氢氧化物,所述氢氧化物在所述制绒液中的质量浓度为0.4~2%。
4.如权利要求2所述的单晶硅制绒添加剂的应用,其特征在于:所述添加剂在所述制绒液中的质量浓度为1.5~3%。
5.如权利要求2所述的单晶硅制绒添加剂的应用,其特征在于:所述的制绒液中还包括苯甲酸钠、表面活性剂、抗坏血酸、分散剂、增溶剂、稳定剂中的一种或几种。
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