CN101717946A - 一种硅片表面制绒液及硅片表面制绒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅片表面制绒液及硅片表面制绒的方法，该制绒液的成分包含有去离子水、氢氧化钾或氢氧化钠、碳酸和/或有机酸、非离子表面活性液，其中氢氧化钾或氢氧化钠的含量在25％以内，碳酸和/或有机酸的含量在7％以内，非离子表面活性液的含量在2‰以内，其余为去离子水。用上述制绒液将硅片表面制绒的方法包括如下步骤：在制绒槽内加入上述制绒液，将制绒液搅拌均匀；将硅片摆放在托架内，然后浸泡入制绒槽内；将制绒液及硅片加热到70-80度，然后保温15～20分钟；将制绒后的托架及硅片由制绒槽中取出，最后进行清洗处理。该制绒液能使硅片表面生成均匀的金字塔结构，可大大缩短腐蚀时间，明显提高太阳能的转化率，其制绒工艺十分方便、易于控制。

Description

一种硅片表面制绒液及硅片表面制绒的方法
技术领域
本发明涉及一种制绒液和制绒方法，尤其涉及一种硅片表面制绒液及硅片表面制绒的方法。
背景技术
利用硅的各向异性腐蚀的原理，在单晶硅表面形成类似金字塔的结构，可有效降低太阳光的反射率，这种反射率低的单晶硅，若应用于太阳能电池的生产，可以显著得提高太阳能转化为电能的效率。目前，在单晶硅太阳能电池工业中，正在使用的制绒液主要包括：强碱(如NaOH、硅酸纳、硅酸钾、KOH)、缓冲助液(包括乙醇、异丙醇等)，其存在的问题是：
1、制绒效果不稳定，成品率难以控制；
2、制绒后角锥体的尺寸偏大(10um～15um)不够理想；
3、工艺时间太长，一般需要30min；
4、乙醇、IPA(异丙醇)具有很强的挥发性，生产成本较高，在长时间的生产中，容易污染生产环境。
因此，生产出一种理想的用于单晶硅表面粗糙化的制绒液，将是值得研究的具有重大经济意义的技术课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单晶硅表面处理用的制绒液及其制绒方法，该制绒液能使硅片表面生成均匀的金字塔结构，可大大缩短腐蚀时间，明显提高太阳能的转化率，其制绒工艺十分方便、易于控制。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种硅片表面制绒液，其特征在于，所述制绒液的成分包含有去离子水、氢氧化钾或氢氧化钠、碳酸和/或有机酸、非离子表面活性液，其中氢氧化钾或氢氧化钠的含量在25％以内，碳酸和/或有机酸的含量在7％以内，非离子表面活性液的含量在2‰以内，其余为去离子水。
其中，所述有机酸为乙酸，所述乙酸的含量为1.5％～7％。
其中，所述表面活性液为烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性液，或为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物，所述表面活性液的含量为0.5‰～2‰。
其中，所述烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性液，具体是辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚。
用上述制绒液将硅片表面制绒的方法，其特征在于，所述制绒方法包括如下步骤：
S1：在制绒槽内加入上述制绒液，且将制绒液搅拌均匀；
S2：将硅片摆放在托架内，然后将硅片与托架一起浸泡入制绒槽内；
S3：将制绒液及硅片一起加热到70-80度，然后保温15～20分钟；
S4：将制绒后的托架及硅片由制绒槽中取出，然后进行清洗处理。
其中，在步骤S2中摆放在托架内硅片的数量为25片。
其中，所述加热的方式采用电加热，或采用蒸汽加热。
其中，所述清洗处理使用去离子纯净水对硅片的表面进行冲洗。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
1、本发明运用独特的配方科学配制制绒液，在溶液中添加了碳酸、乙酸弱化了制绒液的碱性，同时碳酸离子、乙酸离子也参与了对硅表面单向腐蚀，这样可以进一步加快制绒液对硅表面的腐蚀速率，还可以降低废液对环境的污染。
2、由于采用了聚氧乙烯醚系列表面活性液，能大大降低制绒液的表面张力，实现了均匀气泡释放技术，保证制绒后所有角锥体边长减小，平面内分布相当均匀，同时还缩短了工艺时间，提高了工效。
3、该制绒液使硅片表面生成均匀的金字塔结构，增加了光吸收比表面积，减少光反射损失，显著提高了光电转换效率。
4、该制绒液用于单晶硅表面粗糙化时，其制绒工艺操作很方便，易于控制，无易挥发物质，不污染环境，可重复性佳，可广泛用于对单晶硅表面的制绒处理，应用前景极为看好。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种硅片表面制绒液，该制绒液的成分包含有去离子水、氢氧化钾或氢氧化钠、碳酸和/或有机酸、非离子表面活性液，其中氢氧化钾或氢氧化钠的含量在25％以内，碳酸和/或有机酸的含量在7％以内，非离子表面活性液的含量在2‰以内，其余为去离子水。
理想的硅片表面制绒液配置方案是，所述有机酸选用乙酸，所述乙酸的含量为1.5％～7％。所述表面活性液为烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性液，或为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物，所述表面活性液的含量为0.5‰～2‰。所述烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性液，具体是辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚。
用上述制绒液将硅片表面制绒的方法，所述制绒方法包括如下步骤：
第一步：在制绒槽内加入上述制绒液，且将制绒液搅拌均匀；
第二步：将硅片摆放在托架内，然后将硅片与托架一起浸泡入制绒槽内；
第三步：将制绒液及硅片一起加热到70-80度，然后保温15～20分钟；
第四步：将制绒后的托架及硅片由制绒槽中取出，然后进行清洗处理。
在本发明中较佳的操作方法还包括，在步骤2中摆放在托架内硅片的数量可以为25片。所述加热的方式采用电加热，或采用蒸汽加热。所述清洗处理使用去离子纯净水对硅片表面进行冲洗。
实施例1：
A：先将94.0kg去离子水加入耐酸碱的拼配容器中。
B：搅拌下加入4kg氢氧化钾，搅拌使其完全溶解。
C：搅拌下加入50ppm辛基酚聚氧乙烯醚、搅拌使其完全溶解。
D：搅拌下加入2kg碳酸，搅拌使其完全溶解，过滤，出料，获得制绒液。
E：把制绒槽清洗干净，加满制绒液，加热到70-80℃。
F：取P型晶面直拉单晶硅片，先进行表面清洗，然后将硅片放入制绒液中，在70-80℃下腐蚀15-20分钟。
G：取出硅片用离子水冲洗，便完成了表面处理。经该工艺处理后的硅片表面形成金字塔结构，大小均匀，覆盖率高。
实施例2：
A：先将98.0kg去离子水加入耐酸碱的拼配容器中。
B：搅拌下加入1.5kg氢氧化钾，搅拌使其完全溶解。
C：搅拌下加入10ppm辛基酚聚氧乙烯醚、搅拌使其完全溶解。
D：搅拌下加入0.5kg乙酸，搅拌使其完全溶解，过滤，出料，获得制绒液。
E：把制绒槽清洗干净，加满制绒液，加热到70-80℃。
F：取P型晶面直拉单晶硅片，先进行表面清洗，然后将硅片放入制绒液中，在70-80℃下腐蚀15-20分钟。
G：取出硅片用离子水冲洗，便完成了表面处理。经该工艺处理后的硅片表面形成金字塔结构，大小均匀，覆盖率高。
实施例3：
A：先将98.0kg去离子水加入耐酸碱的拼配容器中。
B：搅拌下加入10kg氢氧化钾，搅拌使其完全溶解。
C：搅拌下加入100ppm辛基酚聚氧乙烯醚、搅拌使其完全溶解。
D：搅拌下加入5kg碳酸，搅拌使其完全溶解，过滤，出料，获得制绒液。
E：把制绒槽清洗干净，加满制绒液，加热到70-80℃。
F：取P型晶面直拉单晶硅片，先进行表面清洗，然后将硅片放入制绒液中，在70-80℃下腐蚀15-20分钟。
G：取出硅片用离子水冲洗，便完成了表面处理。经该工艺处理后的硅片表面形成金字塔结构，大小均匀，覆盖率高。
本发明运用独特的科学配方对NaOH或KOH、碳酸或乙酸、表面活性液、Na2SiO3进行了科学的配制，采用聚氧乙烯醚系列表面活性液，大大降低制绒液的表面张力，实现了缓释型均匀气泡释放技术，有效保证了制绒后所有角锥体边长减小，平面内分布相当均匀，同时还缩短了工艺时间，明显提高了工效。
使用本发明制绒液，成功实现硅片表面均匀分布边长为1um～3um的角锥体，从而，显著增加了太阳光能吸收比表面积，减少太阳能量反射损失，提高太阳能-电能转换效率。缩短了制绒工艺时间，从目前的30min减少到10～20min；增强了制绒液的制绒能力，延长寿命30～40％。
上述制绒液用于单晶硅表面粗糙化时，操作工艺相当方便，易控制，腐蚀时间短，腐蚀温度较低，无易挥发物质，不污染环境，可重复性好，易于实现大规模生产与应用，值得在业内广泛推广。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种硅片表面制绒液，其特征在于，所述制绒液的成分包含有去离子水、氢氧化钾或氢氧化钠、碳酸和/或有机酸、非离子表面活性液，其中氢氧化钾或氢氧化钠的含量在25％以内，碳酸和/或有机酸的含量在7％以内，非离子表面活性液的含量在2‰以内，其余为去离子水。
2.如权利要求1所述的硅片表面制绒液，其特征在于，所述有机酸为乙酸，所述乙酸的含量为1.5％～7％。
3.如权利要求2所述的硅片表面制绒液，其特征在于，所述表面活性液为烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性液，或为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物，所述表面活性液的含量为0.5‰～2‰。
4.如权利要求3所述的硅片表面制绒液，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性液，具体是辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚。
5.用上述制绒液将硅片表面制绒的方法，其特征在于，所述制绒方法包括如下步骤：
S1：在制绒槽内加入上述制绒液，且将制绒液搅拌均匀；
S2：将硅片摆放在托架内，然后将硅片与托架一起浸泡入制绒槽内；
S3：将制绒液及硅片一起加热到70-80度，然后保温15～20分钟；
S4：将制绒后的托架及硅片由制绒槽中取出，然后进行清洗处理。
6.如权利要求5所述的硅片表面制绒方法，其特征在于，在步骤S2中摆放在托架内硅片的数量为25片。
7.如权利要求5所述硅片表面制绒的方法，其特征在于，所述加热的方式采用电加热，或采用蒸汽加热。
8.如权利要求5所述的硅片表面制绒的方法，其特征在于，所述清洗处理使用去离子纯净水对硅片的表面进行冲洗。
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