CN110644055A - 一种含多糖和醇类的单晶硅制绒添加剂配方 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单晶硅制绒液的添加剂，添加剂的组分为多糖，醇，有机酸钠盐，硅酸钠和去离子水。其中多糖是水溶性壳多糖、多聚果糖、水溶性淀粉、β‑环糊精和糊精中一种或几种的混合物，与水的重量比为0.1‑1.0:100；醇为低碳醇是正丙醇、1,2‑丙二醇、正丁醇、1,2‑丁二醇和叔丁醇中一种或几种的混合物，与水的重量比为1.0‑3.0:100；有机酸钠盐是乙酸钠、甲酸钠、丙酸钠、苯甲酸钠和苯乙酸钠中一种或几种的混合物，有机酸钠盐与水的重量比为0.1‑1.0:100；硅酸钠与水的重量比为0.1‑1.0:100。单晶硅表面制绒剂配方为：1 L去离子水中加入重量百分浓度为30%的NaOH溶液30.0‑50.0mL，加入本添加剂8.0‑18.0mL。

Description

一种含多糖和醇类的单晶硅制绒添加剂配方
技术领域
本发明属于太阳能电池单晶硅片技术领域，尤其涉及一种含多糖和醇的种类、含量对单晶硅片制绒的影响。
背景技术
可再生能源是指在自然环境中可以不断再生、重复利用的能源，具有取之不尽，用之不竭的特点。目前，人们发现的可再生能源主要有太阳能，水能，风能，生物质能，波浪能，潮汐能，地热能等。可再生能源对环境的影响是无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。太阳能是我们这个世界最基本的能量，所有的生物质能，水能，地热能，风能都来自于太阳能。每年地球从太阳光中获取的能量可达173000TW，相当于每秒500万吨优质煤的热量，人们如果能利用转换效率为1%的电池，将其1%的能量利用起来，就可以解决现在遇到的能源问题。当前，在太阳能的利用与推广方面，存在着许多的问题，如太阳能利用效率较低，成本较高等。因此人们投入了大量的人力与物力，用来开发低成本，高利用率的方法和设备，用来满足人们生产和生活的需求。
在单晶硅太阳能电池片生产过程中，表面结构是关键工序之一，表面结构的腐蚀程度决定了此单晶硅对太阳能的反射程度，表面结构富有规律性的金字塔结构，对于太阳光的反射率低，能够有效的减少太阳能的浪费，所以，单晶硅表面的腐蚀（制绒）是研究的一个热点。单晶硅片制绒一般使用的碱性腐蚀液，大多数是使用无机碱性溶液来腐蚀。
单晶硅太阳能电池制绒过程就是在它的表面随机的形成“金字塔”，这样的“金字塔”是由（100）和（111）方向上的平面密度的各向异性腐蚀产生的。在特定的碱性溶液中单晶硅片(100)面的腐蚀速率比(111)面的腐蚀速率大数十倍，因此就会在单晶硅表面形成一个个金字塔结构。
由于单纯的碱溶液对硅表面的腐蚀速率过快而不易控制，制绒过程中产生的氢气又容易受到液体表面张力的影响依附在硅片的表面难以排出，从而阻碍反应物与硅片的接触而影响绒面结构，因此在生产中通常在制绒碱溶液中加入异丙醇(IPA)等醇类物质或其他制绒表面活性剂，其目的是降低液体表面张力，增加硅片湿润性，促使反应生成的氢气尽快的脱离硅片表面，使得金字塔结构更加均匀，从而改变绒面质量。
绒面腐蚀程度的高低对绒面制作的过程起着关键性的作用。腐蚀程度太低，硅片表面气泡不能有效的放出，将导致整个硅片表面形成不了均匀的表面沟壑状纹路以及金字塔结构，这将导致硅片对太阳光的反射率高；如果腐蚀程度太高，已经形成的金字塔结构将会遭到破坏，最终成为比较大的金字塔结构，也不利于降低硅片的光反射率。因此，腐蚀程度对于制绒反应非常重要，找到最佳腐蚀程度，对金字塔结构的形成有重要影响，而金字塔结构也会影响绒面光吸收效果，最终影响太阳能电池的光电转换效率。
在单晶硅制绒过程中，制绒剂配方的好坏对于绒面结构是否呈现规律性结构有重要的影响。单晶硅表面容易被氧化，也容易受到各种物质污染，制绒剂对单晶硅不同晶面腐蚀速度的差异是表面形成金字塔结构的决定因素。不同的制绒剂配方即决定了对单晶硅表面腐蚀程度，也影响硅片表面与制绒剂的浸润程度，表面发生化学反应时生成氢气泡的放出速率，及使硅片表面附着的污染物脱落情况等等。因此，制绒剂配方决定了硅片表面制绒结果。
本发明主要研究水溶性多糖和低碳醇的种类、含量和其它辅助添加剂对单晶硅表面制绒效果的影响。多糖(polysaccharide)是由糖苷键结合的糖链，至少超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，可用通式(C6H10O5)n表示。由相同的单糖组成的多糖称为同多糖，如淀粉、纤维素和糖原；以不同的单糖组成的多糖称为杂多糖，如***胶等。多糖不是一种纯粹的化学物质，而是聚合程度不同的物质混合物。多糖水溶性不高，无甜味，不能形成结晶，无还原性和变旋现象。多糖也是糖苷，所以可以水解，在水解过程中，往往产生一系列的中间产物，最终完全水解得到单糖。烃分子中一个或几个氢被羟基取代而生成的一类有机化合物称为醇。根据所含羟基的多少，可分为一元、二元、三元或多元醇。醇也可按照连接羟基的碳原子上氢的数目分为一级醇、二级醇和三级醇。一般醇为无色液体或固体，含碳原子数低于12的一元正碳醇是液体，12或更多的是固体，多元醇(如甘油)是糖浆状物质。低级醇一般即溶于有机溶剂又溶于水，其熔点和沸点比同碳原子数的烃高得多，这是由于醇分子中有氢键存在，发生缔合作用。醇化学性质较活泼，分子中的碳-氧键和氢-氧皆为极性键。以羟基为中心可进行氢-氧键断裂和碳-氧键断裂两大类反应。另外，与羟基相连的碳原子容易被氧化，生成醛、酮或酸。
发明内容
本发明提供一种单晶硅片制绒液的添加剂，其特征在于对太阳能电池用单晶硅片进行表面制绒时，将本发明的添加剂加入到碱性制绒液中，将达到优异的制绒效果。制绒后绒面金字塔的尺寸较小，分布较窄，能有效减少对光的反射，因而能提高组装得到的太阳能电池片的光电转换效率。
本发明提供一种用于单晶硅片制绒液的添加剂配方，其包含的组分为：多糖，醇类，有机酸钠盐，硅酸钠和去离子水。
在上述方案的基础上，本发明所述添加剂中多糖是水溶性壳多糖、多聚果糖、水溶性淀粉、β-环糊精和糊精中一种或几种的混合物，多糖与水的重量比为0.1-1.0:100。
在上述方案的基础上，本发明所述添加剂中醇为低碳醇是正丙醇、1，2-丙二醇、正丁醇、1，2-丁二醇和叔丁醇中一种或几种的混合物，醇与水的重量比为1.0-3.0:100。
在上述方案的基础上，本发明所述添加剂中有机酸钠盐是乙酸钠、甲酸钠、丙酸钠、苯甲酸钠和苯乙酸钠中一种或几种的混合物，有机酸钠盐与水的重量比为0.1-1.0:100。
在上述方案的基础上，本发明所述添加剂中硅酸钠与水的重量比为0.1-1.0:100。
本发明此外提供用于单晶硅片表面制绒剂的配方为：于1 L 去离子水中加入重量百分浓度为30%的NaOH溶液25.0-45.0mL，加入本发明的添加剂10.0-20.0mL，得到碱性制绒液。
本发明的单晶硅片表面制绒过程为：(1)将切割后的单晶硅片置于预清洗液中清洗后用去离子水清洗，再将单晶硅片浸入碱性制绒液中进行制绒，制绒液温度为75-90℃，制绒时间为7-15min；(2)将步骤(1)获得的制绒后单晶硅片浸渍于室温下的去离子水中清洗，再进行混酸清洗；(3)将酸洗后的单晶硅片浸渍于去离子水中再清洗后浸渍于85℃的去离子水中慢慢提拉出来，再置于干燥箱中干燥即得制绒单晶硅片产品。
采用该添加剂配置的碱性制绒液制绒时，在单晶硅片表面形成的金字塔尺寸小于3.5μm，硅片整面色泽均匀，最低反射率小于10％，被腐蚀掉的硅片量小于4％。
本发明的优点在于：采用本添加剂后，与未加入添加剂或以IPA作为添加剂时相比，可缩短制绒时间，且制绒效果有明显的提高。绒面金字塔尺寸更加细小，分布更加均匀，显著地降低硅片的反射率。对最终得到的电池片也具有十分显著的效果，提高了电池片的光电转换效率。此外，本发明的添加剂无毒性，无腐蚀性，无刺激性，无燃烧和***危险，对人体和环境无危害。
附图说明
图1 最佳添加剂配方获得的单晶硅片绒面的扫描电镜图。
图2 最佳添加剂配方获得的单晶硅片绒面的扫描电镜局部放大图。
图3 最佳添加剂配方获得的单晶硅片侧面的扫描电镜局部放大图。
图4 最佳添加剂配方获得的单晶硅片绒面的反射光谱图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不构成对本发明的限定。
实施例1
采取如下制绒工艺步骤：1)添加剂配制：以1L去离子水为溶剂，加入糊精8.0g、叔丁醇22.0g、苯乙酸钠5.0g、硅酸钠4.0g充分溶解；2)制绒液配制：1 L 去离子水中加入重量百分浓度为30%的NaOH溶液35.0mL，加入添加剂15.0mL，得到碱性制绒液；3)将切割后的单晶硅片预清洗后，将其浸入制绒液中，制绒液温度为78℃，制绒时间为15min；4)将制绒后的单晶硅片再用混酸清洗后再用去离子水中清洗，将产品置于干燥箱中干燥获得制绒的单晶硅片表面形成的金字塔尺寸0.5-3.5μm，硅片整面色泽均匀，最低反射率为8.8％，被腐蚀掉的硅片量小于3.5％。
实施例2
采取如下制绒工艺步骤：1)添加剂配制：以1L去离子水为溶剂，加入β-环糊精6.0g、正丁醇18.0g、苯甲酸钠4.0g、硅酸钠3.0g充分溶解；2)制绒液配制：1 L 去离子水中加入重量百分浓度为30%的NaOH溶液40.0mL，加入添加剂12.0mL，得到碱性制绒液；3)将切割后的单晶硅片预清洗后，将其浸入制绒液中，制绒液温度为82℃，制绒时间为12min；4)将制绒后的单晶硅片再用混酸清洗后再用去离子水中清洗，将产品置于干燥箱中干燥获得制绒的单晶硅片。
实施例3
采取如下制绒工艺步骤：1)添加剂配制：以1L去离子水为溶剂，加入水溶性淀粉4.0g、1，2-丙二醇20.0g、丙酸钠3.0g、硅酸钠2.0g充分溶解；2)制绒液配制：1 L 去离子水中加入重量百分浓度为30%的NaOH溶液42.0mL，加入添加剂10.0mL，得到碱性制绒液；3)将切割后的单晶硅片预清洗后，将其浸入制绒液中，制绒液温度为85℃，制绒时间为10min；4)将制绒后的单晶硅片再用混酸清洗后再用去离子水中清洗，将产品置于干燥箱中干燥获得制绒的单晶硅片。

Claims (7)

1.一种用于单晶硅片制绒液的添加剂，其特征在于其中包含的组分为：多糖，醇，有机酸钠盐，硅酸钠和去离子水。
2.在权利要求1所述的基础上，添加剂中多糖是水溶性壳多糖、多聚果糖、水溶性淀粉、β-环糊精和糊精中一种或几种的混合物，与水的重量比为0.1-1.0:100。
3.在权利要求1所述的基础上，添加剂中醇为低碳醇是正丙醇、1，2-丙二醇、正丁醇、1，2-丁二醇和叔丁醇中一种或几种的混合物，与水的重量比为1.0-3.0:100。
4.在权利要求1所述的基础上，添加剂中有机酸钠盐是乙酸钠、甲酸钠、丙酸钠、苯甲酸钠和苯乙酸钠中一种或几种的混合物，有机酸钠盐与水的重量比为0.1-1.0:100。
5.在权利要求1所述的基础上，硅酸钠与水的重量比为0.1-1.0:100。
6.一种用于单晶硅片表面制绒液的配制方法，其特征是于1 L 去离子水中加入重量百分浓度为30%的NaOH溶液30.0-50.0mL，加入添加剂8.0-18.0mL，得到碱性制绒液。
7.在权利要求1-6的基础上，采用本添加剂配置的制绒液，在单晶硅片表面形成的金字塔尺寸为0.5-3.5μm，硅片整面色泽均匀，最低反射率小于10％，被腐蚀掉的硅片量小于4％。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111139531A (zh) * 2020-03-18 2020-05-12 常州时创能源股份有限公司 单晶硅片的制绒添加剂及其应用
CN111455467A (zh) * 2020-04-09 2020-07-28 中国科学院微电子研究所 单晶硅制绒添加剂、制绒方法以及绒面单晶硅片制备方法
CN114182356A (zh) * 2021-12-23 2022-03-15 江苏捷捷半导体新材料有限公司 一种低反射率单晶硅片制绒添加剂、制备方法及其用途
CN114686989A (zh) * 2022-04-07 2022-07-01 锦州神工半导体股份有限公司 一种单晶硅片表面微纳米复合结构的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102787361A (zh) * 2012-09-07 2012-11-21 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 一种用于单晶硅制绒液的添加剂
JP5824706B1 (ja) * 2014-05-14 2015-11-25 大同化学工業株式会社 シリコンウエーハの表面処理組成物
CN106521634A (zh) * 2016-10-18 2017-03-22 湖州三峰能源科技有限公司 一种用于单晶硅或多晶硅酸性制绒的辅助化学组合物及其应用
CN107034518A (zh) * 2017-06-26 2017-08-11 张兆民 一种单晶硅制绒添加剂
CN108660510A (zh) * 2018-05-10 2018-10-16 天津赤霄科技有限公司 一种新型单晶硅片制绒添加剂的制造及简单制绒方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102787361A (zh) * 2012-09-07 2012-11-21 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 一种用于单晶硅制绒液的添加剂
JP5824706B1 (ja) * 2014-05-14 2015-11-25 大同化学工業株式会社 シリコンウエーハの表面処理組成物
CN106521634A (zh) * 2016-10-18 2017-03-22 湖州三峰能源科技有限公司 一种用于单晶硅或多晶硅酸性制绒的辅助化学组合物及其应用
CN107034518A (zh) * 2017-06-26 2017-08-11 张兆民 一种单晶硅制绒添加剂
CN108660510A (zh) * 2018-05-10 2018-10-16 天津赤霄科技有限公司 一种新型单晶硅片制绒添加剂的制造及简单制绒方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111139531A (zh) * 2020-03-18 2020-05-12 常州时创能源股份有限公司 单晶硅片的制绒添加剂及其应用
CN111455467A (zh) * 2020-04-09 2020-07-28 中国科学院微电子研究所 单晶硅制绒添加剂、制绒方法以及绒面单晶硅片制备方法
CN114182356A (zh) * 2021-12-23 2022-03-15 江苏捷捷半导体新材料有限公司 一种低反射率单晶硅片制绒添加剂、制备方法及其用途
CN114686989A (zh) * 2022-04-07 2022-07-01 锦州神工半导体股份有限公司 一种单晶硅片表面微纳米复合结构的制备方法

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