CN101851756B - 单晶硅片碱性制绒液的添加剂及使用方法 - Google Patents

单晶硅片碱性制绒液的添加剂及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及单晶硅片碱性制绒液的添加剂，添加剂包含的组分为：尿素(脲)、山梨醇和余量的水。在对太阳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，达到优异的制绒效果。

Description

单晶硅片碱性制绒液的添加剂及使用方法
技术领域
本发明涉及一种单晶硅片碱性制绒液的添加剂及使用方法。
背景技术
在太阳能电池片制备过程中，为了提高太阳能电池的性能和效率，需要在硅片表面制作绒面，有效的绒面结构可以使得入射太阳光在硅片表面进行多次反射和折射，改变入射光在硅中的前进方向。一方面，延长了光程，从而增加了硅片对红外光的吸收率；另一方面，使得更多的光子在靠近pn结附近的区域被吸收产生光生载流子，这些光生载流子更容易被收集，因此增加了光生载流子的收集效率。单晶硅电池的绒面通常是利用碱性腐蚀液(如KOH、NaOH等)对硅片表面进行腐蚀而形成。碱性腐蚀液对硅片的不同晶面具有不同的腐蚀速率，对(111)晶面腐蚀较慢，对(100)晶面腐蚀较快。因此，当利用碱性腐蚀液对硅片进行腐蚀时，由于这种各项异性腐蚀特性，会在硅片表面形成金字塔结构。
制绒效果主要体现在绒面(金字塔)尺寸大小和均匀度，一般工艺做的绒面(金字塔)尺寸为6～10μm，均匀度差，而本专利的使用添加剂能够使绒面(金字塔)尺寸达到1～3μm，尺寸均匀度好，没有大的金字塔。金字塔尺寸小对电池后续工艺有很好的作用。
目前，工业生产中常用的制绒液由NaOH、Na2SiO4、异丙醇、去离子水等组成。这种制绒液的制绒效果并不是十分理想，存在的问题包括：金字塔的尺寸比较大，一般为10～15μm；硅片腐蚀量比较大；制绒稳定性不好；制绒后硅片表面均匀性不好，经常可以看到明显的手指印、白斑等。因此，如果可以通过在制绒液中加入制绒添加剂，来解决上述问题，将具有重要的意义。
发明内容
本发明提供一种单晶硅片碱性制绒液的添加剂及使用方法，其特征在于，在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，达到优异的制绒效果。
本发明提供一种用于单晶硅碱性制绒液的添加剂，其中包含的组分为：尿素(脲)、山梨醇和余量的水，其中所述水优选为去离子水。
根据本发明的一个优选实施方案，本发明所述添加剂中包含的组分和含量为：
尿素(脲)0.1-5％；
山梨醇0.1-3％；
余量的水，水优选为去离子水，尿素和山梨醇的含量均为重量百分含量。
根据本发明的一个特别优选的实施方案，本发明所述添加剂中包含的组分和含量为：
尿素(脲)0.5-2％；
山梨醇1-2％；
余量的水，水优选为去离子水，尿素和山梨醇的含量均为重量百分含量。
本发明此外提供用于单晶硅片表面处理用的制绒剂的配制方法，包括
(1)将重量百分含量为0.5-10％的NaOH和3-9％的异丙醇溶于去离子水中，得到碱性制绒液，
(2)将本发明添加剂加入步骤(1)中的碱性制绒液中，得到制绒剂，其中所述添加剂与制绒液的重量比为2-5∶100。
本发明用于单晶硅片表面处理用的制绒剂的配制方法，包括
(1)将重量百分含量为1.1％的NaOH和6％的异丙醇溶于去离子水中，得到碱性制绒液，
(2)将本发明添加剂加入步骤(1)中的碱性制绒液中，得到制绒剂，其中所述添加剂与制绒液的重量比为2-5∶100。
本发明还提供一种单晶硅片制绒方法，将本发明添加剂加入碱性制绒液中，然后将单晶硅片浸入到添加有添加剂的制绒液中进行制绒，制绒时，温度为70-80℃，制绒时间为720-900s，其中所述添加剂与制绒液的重量比为2-5∶100。所述碱性制绒液通过将重量百分含量为0.5-10％的NaOH和3-9％的异丙醇溶于去离子水中制成，优选所述碱性制绒液通过将重量百分含量为1.1％的NaOH和6％的异丙醇溶于去离子水中制成。
采用该添加剂和使用方法进行硅片表面制绒后，在硅片表面形成的金字塔尺寸小于5μm，硅片整面色泽均匀，平均反射率低于15％，被腐蚀掉的硅片量小于7％。
本发明的优点在于：采用本添加剂及使用方法后，与未加入添加剂时相比，可以降低制绒温度，减短制绒时间，并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，显著地降低了硅片的反射率。对最终得到的电池片也具有有益的效果，提高了电池片的成品率，提升了电池片的短路电流并增大了电池片的填充因子，提高了太阳能电池片的光电转换效率。此外，本发明的催化剂无毒性，无腐蚀性，无刺激性，无燃烧和爆炸危险，对人体和环境无危害；并且，催化剂的配置和使用工艺简单，设备低廉，重复性好。
附图说明
图1是实施例1得到的硅片表面绒面的扫描电镜平面照片。
图2是实施例1得到的硅片表面绒面的反射光谱。
具体实施方式
实施例1
采取如下工艺步骤：1)配制添加剂：将2克尿素、2克山梨醇溶解于去离子水中，以得到100克溶液；2)配置碱性制绒液：将11克NaOH和60克异丙醇溶于去离子水中，以得到1000克溶液；3)在1000克碱性制绒液中加入重量百分含量为20克添加剂；4)将太阳能电池用单晶硅片浸入到添加有添加剂的制绒液中进行表面制绒，制绒温度为75℃，制绒时间为900s。
图1给出了得到的硅片表面绒面的扫描电镜平面照片，从图中可以看到形成的金字塔尺寸较小，大约为1-4μm，且分布比较均匀。图2给出了制备得到的硅片表面绒面的反射光谱，从图中可以看到，本发明得到的硅片表面绒面的反射率较低，平均反射率为11.0％。此外，被腐蚀掉的硅片量约为5.7％。
实施例2
采取如下工艺步骤：1)配制添加剂：将1克尿素、1.5克山梨醇溶解于去离子水中，以得到100克溶；2)配置碱性制绒液：将11克NaOH和60克异丙醇溶于去离子水中，以得到1000克溶液；3)在1000克碱性制绒液中加入重量百分含量为25克添加剂；4)将太阳能电池用单晶硅片浸入制绒液中进行表面制绒，制绒温度为70℃，制绒时间为800s。
实施例3
采取如下工艺步骤：1)配制添加剂：将0.5克尿素、1克山梨醇溶解于去离子水中，以得到100克溶液；2)配置碱性制绒液：将11克NaOH和60克异丙醇溶于去离子水中，以得到1000克溶液；3)在1000克碱性制绒液中加入重量百分含量为30克添加剂；4)将太阳能电池用单晶硅片浸入制绒液中进行表面制绒，制绒温度为80℃，制绒时间为720s。

Claims (8)

1.一种用于单晶硅碱性制绒液的添加剂，其特征在于其中包含的组分和含量为：
尿素（脲）0.1-5%；
山梨醇0.1-3%；
余量的水, 尿素和山梨醇的含量均为重量百分含量。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其中包含的组分和含量为：
尿素（脲）0.5-2%；
山梨醇1-2%；
余量的水, 尿素和山梨醇的含量均为重量百分含量。
3.根据权利要求1或2所述的添加剂，其中所述水为去离子水。
4.一种用于单晶硅表面处理用的制绒剂的配制方法，包括
（1）将重量百分含量为0.5-10%的NaOH和3-9%的异丙醇溶于去离子水中，得到碱性制绒液，
（2）将权利要求1-3中任意一项的添加剂加入步骤（1）中的碱性制绒液中，得到制绒剂，其中所述添加剂与制绒液的重量比为2-5:100。
5.一种用于单晶硅表面处理用的制绒剂的配制方法，包括
（1）将重量百分含量为1.1%的NaOH和6%的异丙醇溶于去离子水中，得到碱性制绒液，
（2）将权利要求1-3中任意一项的添加剂加入步骤（1）中的碱性制绒液中，得到制绒剂，其中所述添加剂与制绒液的重量比为2-5:100。
6.一种单晶硅制绒方法，其特征在于，将权利要求1-3中任意一项的添加剂加入碱性制绒液中，然后将单晶硅浸入到添加有添加剂的制绒液中进行制绒，制绒时，温度为70-80℃，制绒时间为720-900s，其中所述添加剂与制绒液的重量比为2-5:100。
7.根据权利要求6的制绒方法，其特征在于所述碱性制绒液通过将重量百分含量为0.5-10%的NaOH和3-9%的异丙醇溶于去离子水中制成。
8.根据权利要求6的制绒方法，其特征在于所述碱性制绒液通过将重量百分含量为1.1%的NaOH和6%的异丙醇溶于去离子水中制成。
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