CN101691660A - 一种用于单晶硅绒面制备的添加剂 - Google Patents

一种用于单晶硅绒面制备的添加剂 Download PDF

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余银祥
韩增华
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Abstract

一种用于单晶硅绒面制备的添加剂，它涉及太阳电池制备的技术领域，它是由以下三种物质中的任意一种：乙二醇、丙二醇或二者的任意比例的混合物组成；采用本发明的添加剂代替乙醇或异丙醇来进行单晶硅绒面的制备，不仅可以减小异丙醇和乙醇的挥发量，而且可以提高单晶硅绒面制作的温度，缩短反应时间，从而获得更大的产能，具有较好的实用价值。

Description

一种用于单晶硅绒面制备的添加剂
技术领域：
本发明涉及太阳电池制备的技术领域，特别是单晶硅太阳电池的生产技术中绒面的制备，具体涉及一种用于单晶硅绒面制备的添加剂。
背景技术：
对单晶硅片进行绒面制作，降低其表面的光反射是提高单晶硅太阳电池的一个重要手段。目前单晶硅太阳电池生产中，通常采用碱腐蚀的方法来制备绒面。所采用的腐蚀液一般为氢氧化钾和异丙醇的水溶液，或者是氢氧化钠、硅酸钠和异丙醇(或乙醇)的水溶液。其中异丙醇和乙醇的作用非常关键，主要是消除反应产生的气泡，从而获得均匀一致的表面。由于异丙醇(或乙醇)的沸点较低(异丙醇约82℃，乙醇约78℃)，单晶硅绒面制作时常常只能在75-80℃左右的温度下进行，此时，异丙醇(或乙醇)挥发得较厉害，这会带来以下几个方面的不利：
1、容易造成腐蚀溶液的不稳定，从而造成绒面的重复性较差；
2、在制绒生产中需要不断补充异丙醇(或乙醇)的量，以弥补其挥发，从而造成较大的物耗；
3、由于不能采用更高的温度，绒面的制作过程需要相对较长的时间(25-40分钟)，不利于获得更大的产能；
4、挥发的异丙醇(或乙醇)会对工作环境产生不良的影响。正因为以上的不利因素，人们一直希望能够找到一种化学试剂来代替异丙醇(或乙醇)，从而在单晶硅绒面的生产中获得更好的重复性、更低的物耗、更大的产能，并且对环境的影响更小。
发明内容：
本发明的目的是提供一种用于单晶硅绒面制备的添加剂，它能够部分或全部代替常规单晶硅制绒溶液中的异丙醇(或乙醇)，从而减小或完全避免单晶硅绒面制作过程中异丙醇(或乙醇)的挥发。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它是由以下三种物质中的任意一种：乙二醇、丙二醇或二者的任意比例的混合物组成；它的使用方法是：将所述的添加剂按照一定的浓度比溶解于单晶硅制绒腐蚀溶液之中，将该腐蚀溶液加热至70-98℃之间，然后将经过切割后、无绒面的单晶硅片放入溶液中进行腐蚀，腐蚀时间为10-30分钟之间，通过优化上述化学试剂的浓度配比、腐蚀温度和反应时间从而获得大小均匀、表面一致的绒面单晶硅片；面积为125mm×125mm的单晶硅片在经过上述混合液腐蚀制绒后，每片的减薄量(制绒前后的质量差)在0.2-1.0g之间。
所述的添加剂在制绒液中的浓度在2-30wt％之间。
所述的添加剂可以部分或全部代替常规单晶硅制绒溶液中的乙醇或异丙醇。
在制绒液中添加了所述添加剂后，可以在更宽的温度范围内进行单晶硅绒面制作，温度可以由常规的70-80℃之间，提升到70-98℃之间，可以在更短的时间内制备出单晶硅绒面，腐蚀时间可以由常规的25-40分钟，缩短到10-30分钟之间，从而可以获得更大的产能。
当本发明应用于连续的、大规模工业化生产时，每一批硅片反应后，在对下一批硅片进行制绒前，制绒腐蚀液需要根据实际情况不断的补充苛性碱和水，但所述添加剂不需要补充。
本发明既适用于P型单晶硅片，也适用于N型单晶硅片。
采用本发明的添加剂代替乙醇或异丙醇来进行单晶硅绒面的制备，不仅可以减小异丙醇和乙醇的挥发量，而且可以提高单晶硅绒面制作的温度，缩短反应时间，从而获得更大的产能，具有较好的实用价值。
附图说明：
图1为具体实施方式二所得到的单晶硅绒面的扫描电子显微镜图像；
图2为具体实施方式三所得到的单晶硅绒面的扫描电子显微镜图像。
具体实施方式：
具体实施方式一：本具体实施方式采用以下技术方案：它是由以下三种物质中的任意一种：乙二醇、丙二醇或二者的任意比例的混合物组成；它的使用方法是：将所述的添加剂按照一定的浓度比溶解于单晶硅制绒腐蚀溶液之中，将该腐蚀溶液加热至70-98℃之间，然后将经过切割后、无绒面的单晶硅片放入溶液中进行腐蚀，腐蚀时间为10-30分钟之间，通过优化上述化学试剂的浓度配比、腐蚀温度和反应时间从而获得大小均匀、表面一致的绒面单晶硅片；面积为125mm×125mm的单晶硅片在经过上述混合液腐蚀制绒后，每片的减薄量(制绒前后的质量差)在0.2-1.0g之间。
所述的添加剂在制绒液中的浓度在2-30wt％之间。
所述的添加剂可以部分或全部代替常规单晶硅制绒溶液中的乙醇或异丙醇。
在制绒液中添加了所述添加剂后，可以在更宽的温度范围内进行单晶硅绒面制作，温度可以由常规的70-80℃之间，提升到70-98℃之间，可以在更短的时间内制备出单晶硅绒面，腐蚀时间可以由常规的25-40分钟，缩短到10-30分钟之间，从而可以获得更大的产能。
当本具体实施方式应用于连续的、大规模工业化生产时，每一批硅片反应后，在对下一批硅片进行制绒前，制绒腐蚀液需要根据实际情况不断的补充苛性碱和水，但所述添加剂不需要补充。
本具体实施方式既适用于P型单晶硅片，也适用于N型单晶硅片。
采用本具体实施方式的添加剂代替乙醇或异丙醇来进行单晶硅绒面的制备，不仅可以减小异丙醇和乙醇的挥发量，而且可以提高单晶硅绒面制作的温度，缩短反应时间，从而获得更大的产能，具有较好的实用价值。
具体实施方式二：参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：将500mL的乙二醇加入到20升的常规单晶硅碱制绒溶液中(该制绒溶液由120g的氢氧化钠(NaOH)、150g的硅酸钠(Na2SiO3)、900mL的异丙醇和20L的去离子水组成)，充分搅拌，均匀混合，并加热至85℃。然后将经过切割后、无绒面的、面积为125mm×125mm的单晶硅片放入溶液中进行腐蚀，腐蚀时间为15分钟，腐蚀前后的每片单晶硅片的质量差(减薄量)为0.5g左右。所得的绒面金字塔大小均匀，硅片表面一致。
以每30片硅片为一批，加入到上述溶液中进行腐蚀制绒，在每批硅片腐蚀结束后，对下一批硅片进行腐蚀制绒前，需要往腐蚀液中补充15g的氢氧化钠和100mL的异丙醇，乙二醇不需要补充。本具体实施方式中，连续腐蚀了16批硅片，均可以得到上述大小均匀、表面一致的绒面硅片。
结果表明本具体实施方式的添加剂可以应用于连续的、大规模工业化生产。
具体实施方式三：参照图2，本具体实施方式采用以下技术方案：将3.5L的丙二醇和100g的氢氧化钠(NaOH)、80g的硅酸钠(Na2SiO3)加入到20升的去离子水组成，充分搅拌，均匀混合，并加热至92℃。然后将经过切割后、无绒面的、面积为125mm×125mm的单晶硅片放入溶液中进行腐蚀，腐蚀时间为10分钟，腐蚀前后的每片单晶硅片的质量差(减薄量)为0.7g左右。所得的绒面金字塔大小均匀，硅片表面一致。
以每30片硅片为一批，加入到上述溶液中进行腐蚀制绒，在每批硅片腐蚀结束后，对下一批硅片进行腐蚀制绒前，需要往腐蚀液中补充15g的氢氧化钠和50mL的去离子水，丙二醇不需要补充。本实施例中，连续腐蚀了16批硅片，均可以得到上述大小均匀、表面一致的绒面硅片。
结果表明本具体实施方式的添加剂可以应用于连续的、大规模工业化生产。
以上具体实施方式二、具体实施方式三具有以下有益效果：
1、具体实施方式中的添加剂，能够部分或全部代替常规单晶硅制绒溶液中的异丙醇(或乙醇)，从而减小或完全避免绒面制作过程中异丙醇(或乙醇)的挥发，获得更稳定的制绒腐蚀溶液，减小对环境的影响。
2、由于具体实施方式中的添加剂具有比异丙醇(或乙醇)更高的沸点(乙二醇为198℃，丙二醇为187℃)，因此，在制绒液中添加了所述添加剂后，可以在更高的温度和更宽的温度范围内进行单晶硅绒面制作，温度可以由常规的70-80℃之间，提升到70-98℃之间。
3、由于具体实施方式的添加剂可以在更高的温度下进行单晶硅绒面制作，所以，在制绒液中添加了所述添加剂后，可以在更短的时间内制备出单晶硅绒面，腐蚀时间可以由常规的25-40分钟，缩短到10-30分钟之间，从而可以获得更大的产能。

Claims (7)

1.一种用于单晶硅绒面制备的添加剂，其特征在于它是由以下三种物质中的任意一种：乙二醇、丙二醇或二者的任意比例的混合物组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅绒面制备的添加剂，其特征在于它的使用方法是：将所述的添加剂按照一定的浓度比溶解于单晶硅制绒腐蚀溶液之中，将该腐蚀溶液加热至70-98℃之间，然后将经过切割后、无绒面的单晶硅片放入溶液中进行腐蚀，腐蚀时间为10-30分钟之间，通过优化上述化学试剂的浓度配比、腐蚀温度和反应时间从而获得大小均匀、表面一致的绒面单晶硅片；面积为125mm×125mm的单晶硅片在经过上述混合液腐蚀制绒后，每片的减薄量(制绒前后的质量差)在0.2-1.0g之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅绒面制备的添加剂，其特征在于所述的添加剂在制绒液中的浓度在2-30wt％之间。
4.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅绒面制备的添加剂，其特征在于所述的添加剂可以部分或全部代替常规单晶硅制绒溶液中的乙醇或异丙醇，从而减小单晶硅绒面制作过程中溶液的挥发损耗。
5.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅绒面制备的添加剂，其特征在于所述的添加剂应用于单晶硅制绒时，溶液的温度为70-98℃之间，腐蚀时间为10-30分钟之间。
6.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅绒面制备的添加剂，其特征在于当它应用于连续的、大规模工业化生产时，制绒腐蚀液需要根据实际情况不断的补充苛性碱和水，但所述添加剂不需要补充。
7.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅绒面制备的添加剂，其特征在于它既适用于P型单晶硅片，也适用于N型单晶硅片。
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