CN115873509A - 一种高平整度硅片的碱抛光添加剂以及抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高平整度硅片的碱抛光添加剂以及抛光方法，包括质量百分含量为2％～4％的反应催化剂、1％～2％的缓蚀阻垢剂、0.1％～0.5％的络合剂、0.01％～0.03％的润湿剂、0.5％～1％脱泡剂以及去离子水配制的添加剂，添加剂加到碱液中，混合均匀配成抛光液，用制得的抛光液对硅片背面进行抛光处理，取代酸抛光工艺，减少环境污染，同时解决碱抛光过程中的平整度过差问题，本发明添加剂在碱抛光过程中可以提高硅片背面平整度，同时能够保护硅片正面PN结不被破坏。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池硅片技术领域，具体涉及到一种高平整度硅片的碱抛光添加剂以及抛光方法。
背景技术
在单晶硅太阳能电池片生产过程中，为了提升电池片的转换效率，通常会对单晶硅片背面进行刻蚀，使硅片背表面更加平整，提升背钝化效果。常规的刻蚀方法有2种。一种是酸抛光，通过HNO3/HF对硅片背面和侧面进行腐蚀，刻蚀后背面反射率可达30％～40％，刻蚀后背面平整度不够，反射率相对较低，同时增加了含氮废水的排放，对环境造成不利影响。另外一种方式为碱抛光，硅和KOH反应原理：Si+KOH+H20＝＝K2SiO3+H2；刻蚀后背面的反射率达到(40％～50％)，可以极大增加钝化效果，提升太阳能电池的转换效率，同时可以取代HNO3和HF，降低了环保压力。提高单晶硅片背表面的平整度，一方面可以加强对透射光的反射减小透光率，另一方面可以使铝浆与硅片表面接触更加充分提高钝化效果。通过背表面抛光分别使电流Isc和开路电压Voc得到了提升，从而可以提高太阳能电池的转换效率。但是目前碱抛市场的单晶硅背抛光用添加剂刻蚀后平整度一般，还未有高平整度碱抛添加剂上市。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种高平整度硅片的碱抛光添加剂以及抛光方法，取代酸抛光工艺，减少环境污染，同时解决碱抛光过程中的平整度过差问题，本发明添加剂在碱抛光过程中可以提高硅片背面平整度，同时能够保护硅片正面PN结不被破坏。
为了实现上述技术效果，本发明采用如下方案：
一种高平整度硅片的碱抛光添加剂，包括反应催化剂、缓蚀阻垢剂、络合剂、润湿剂脱泡剂以及去离子水，按重量百分比，包括以下配比：
优选的技术方案，其特征在于，所述反应催化剂包括收敛酸、过氧乙酸、过硫酸铵中的一种或多种。
优选的技术方案，所述缓蚀阻垢剂包括甲基苯骈三氮唑、亚磷酸、膦酰基羧酸共聚物中的一种或者多种。
优选的技术方案，所述络合剂包括聚丙烯酰胺、氨三乙酸钠、果胶、庚糖酸盐、硫代硫酸盐中的一种或者多种。
优选的技术方案，所述润湿剂包括大豆卵磷脂、硫醇、硅醇类表面活性剂、聚氧乙烯烷基酚醚中的一种或者多种。
优选的技术方案，所述脱泡剂包括聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、淀粉中的一种或者多种。
一种碱抛光添加剂抛光的方法，包括以下步骤：
S1、配制添加剂：将质量百分含量为2％～4％的反应催化剂、1％～2％的缓蚀阻垢剂、0.1％～0.5％的络合剂、0.01％～0.03％的润湿剂、0.5％～1％脱泡剂加入到去离子水中，混合均匀配成添加剂；
S2、配制抛光液：将步骤S1制成的添加剂加到碱液中，混合均匀配成抛光液；添加剂与碱液的质量比为10～15:100；碱液为NaOH溶液或KOH溶液，且碱液的质量浓度为45％；
S3、利用步骤S2制得的抛光液对硅片背面进行抛光处理，抛光处理的温度控制在60～65℃，时间控制在130s～240s。
与现有技术相比，有益效果为：
本发明通过加入添加剂的碱抛光工艺取代酸抛光工艺，减少环境污染，同时解决碱抛光过程中的平整度过差问题，本发明添加剂在碱抛光过程中可以提高硅片背面平整度，同时能够保护硅片正面PN结不被破坏。
附图说明
图1为本发明实施例1、对比例1、实施例2以及对比例2碱抛过程的减重、反射率数据。
图2为本发明实施例1中制得硅片抛光面的SEM图；
图3为本发明对比例1中制得硅片抛光面的SEM图；
图4为本发明实施例2与对比例2所制得成品电池片的性能数据。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种高平整度硅片的碱抛光添加剂，包括反应催化剂、缓蚀阻垢剂、络合剂、润湿剂脱泡剂以及去离子水，按重量百分比，包括以下配比：
其中，反应催化剂有较强的得电子能力，可以加速硅失电子生成硅酸钠的过程，增大碱和硅的反应速度；缓蚀阻垢剂含有较多的亲水链段，可以吸附在磷硅玻璃表面，降低了碱与硅片正面的腐蚀速率，使得在碱抛光过程中正面PN结不被破坏，同时电池背面也得到了较好的抛光效果；络合剂对金属离子有很强的螯合作用，可大幅降低硅片表面金属离子残留；脱泡剂可以吸附在单晶硅片表面，降低界面张力，加速反应过程中氢气的脱附。
优选的技术方案，其特征在于，所述反应催化剂包括收敛酸、过氧乙酸、过硫酸铵中的一种或多种。
优选的技术方案，所述缓蚀阻垢剂包括甲基苯骈三氮唑、亚磷酸、膦酰基羧酸共聚物中的一种或者多种。
优选的技术方案，所述络合剂包括聚丙烯酰胺、氨三乙酸钠、果胶、庚糖酸盐、硫代硫酸盐中的一种或者多种。
优选的技术方案，所述润湿剂包括大豆卵磷脂、硫醇、硅醇类表面活性剂、聚氧乙烯烷基酚醚中的一种或者多种。
优选的技术方案，所述脱泡剂包括聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、淀粉中的一种或者多种。
一种碱抛光添加剂抛光的方法，包括以下步骤：
S1、配制添加剂：将质量百分含量为2％～4％的反应催化剂、1％～2％的缓蚀阻垢剂、0.1％～0.5％的络合剂、0.01％～0.03％的润湿剂、0.5％～1％脱泡剂加入到去离子水中，混合均匀配成添加剂；
S2、配制抛光液：将步骤S1制成的添加剂加到碱液中，混合均匀配成抛光液；添加剂与碱液的质量比为10～15:100；碱液为NaOH溶液或KOH溶液，且碱液的质量浓度为45％；
S3、利用步骤S2制得的抛光液对硅片背面进行抛光处理，抛光处理的温度控制在60～65℃，时间控制在130s～240s。
实施例1
取60L碱抛槽，加入50L水，升高温度至65℃，再加入750g的NaOH，待温度稳定后加入200g本发明的添加剂(配方为：2wt％过氧乙酸，1wt％甲基苯骈三氮唑，0.1wt％果胶，0.01％的辛基酚聚氧乙烯醚，0.5％聚乙烯吡咯烷酮，余量为去离子水)；搅拌均匀后，取去PSG的硅片，在30℃的NaOH和双氧水的槽内进行预清洗40s，预清洗完成后，放入水槽清洗2min，再将硅片放入碱抛槽抛光230s，抛光完成后再放入水槽清洗2min，碱抛刻蚀工艺完成。
对比例1
取60L碱抛槽，加入50L水，将温度升高到65℃，再加入750g的NaOH，待温度稳定后加入200g目前市场上在售的添加剂；搅拌均匀后，取去PSG的硅片，在30℃的NaOH和双氧水的槽内进行预清洗40s，预清洗完成后，放入水槽清洗2min，再将硅片放入碱抛槽抛光230s，抛光完成后再放入水槽清洗2min，碱抛刻蚀工艺完成。
实施例1与对比例1碱抛过程的减重、反射率数据如表1所示。实施例1抛光后的背面塔基高度差如图2所示，对比例1抛光后的背面塔基高度差如图3所示，从图中可以看出：本发明的添加剂抛光后的硅片平整度明显好于市场在售的碱抛添加剂抛光的硅片。
实施例2
取350L碱抛槽，加入335L水，升高温度至65℃，再加入15L的质量分数48％的NaOH，待温度稳定后加入2L本发明的添加剂(配方为：2wt％过氧乙酸，1wt％甲基苯骈三氮唑，0.1wt％果胶，0.01％的辛基酚聚氧乙烯醚，0.5％聚乙烯吡咯烷酮，余量为去离子水)；循环10min，等槽体溶液混合均匀后，取1600片去PSG的硅片，在30℃的NaOH和双氧水的槽内进行预清洗40s，预清洗完成后，放入水槽清洗2min，再将硅片放入碱抛槽抛光230s，抛光完成后再放入水槽清洗2min，碱抛刻蚀工艺完成；然后进入后续太阳能电池制备工艺，制得成品电池片。
对比例2
取350L碱抛槽，加入335L水，升高温度至65℃，再加入15L的质量分数48％的NaOH，待温度稳定后加入2L市场在售碱抛添加剂；循环10min，等槽体溶液混合均匀后，取1600片去PSG的硅片，在30℃的NaOH和双氧水的槽内进行预清洗40s，预清洗完成后，放入水槽清洗2min，再将硅片放入碱抛槽抛光230s，抛光完成后再放入水槽清洗2min，碱抛刻蚀工艺完成；然后进入后续太阳能电池制备工艺，制得成品电池片。
实施例2与对比例2碱抛过程的减重、反射率数据如表1所示。实施例2与对比例2所制得成品电池片的性能数据如表2所示，从表2中可以看出：本发明添加剂的电池平均效率23.25％，市场上所售添加剂的电池平均效率23.22％；相比之下，本发明添加剂的电池平均效率提高了0.03％。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种高平整度硅片的碱抛光添加剂，其特征在于，包括反应催化剂、缓蚀阻垢剂、络合剂、润湿剂脱泡剂以及去离子水，按重量百分比，包括以下配比：
2.如权利要求1所述的高平整度硅片的碱抛光添加剂，其特征在于，所述反应催化剂包括收敛酸、过氧乙酸、过硫酸铵中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的高平整度硅片的碱抛光添加剂，其特征在于，所述缓蚀阻垢剂包括甲基苯骈三氮唑、亚磷酸、膦酰基羧酸共聚物中的一种或者多种。
4.权利要求1所述的高平整度硅片的碱抛光添加剂，其特征在于，所述络合剂包括聚丙烯酰胺、氨三乙酸钠、果胶、庚糖酸盐、硫代硫酸盐中的一种或者多种。
5.权利要求1所述的高平整度硅片的碱抛光添加剂，其特征在于，所述润湿剂包括大豆卵磷脂、硫醇、硅醇类表面活性剂、聚氧乙烯烷基酚醚中的一种或者多种。
6.权利要求1所述的高平整度硅片的碱抛光添加剂，其特征在于，所述脱泡剂包括聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、淀粉中的一种或者多种。
7.一种用权利要求1所述的碱抛光添加剂抛光的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制添加剂：将质量百分含量为2％～4％的反应催化剂、1％～2％的缓蚀阻垢剂、0.1％～0.5％的络合剂、0.01％～0.03％的润湿剂、0.5％～1％脱泡剂加入到去离子水中，混合均匀配成添加剂；
S2、配制抛光液：将步骤S1制成的添加剂加到碱液中，混合均匀配成抛光液；添加剂与碱液的质量比为10～15:100；碱液为NaOH溶液或KOH溶液，且碱液的质量浓度为45％；
S3、利用步骤S2制得的抛光液对硅片背面进行抛光处理，抛光处理的温度控制在60～65℃，时间控制在130s～240s。
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