CN102181934B - 一种生物环保型制绒液及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种生物环保型制绒液及其应用方法，具体说是太阳能硅片加工制造中制绒液对太阳能单晶片的应用，属于单晶硅太阳能电池制备技术领域。特征是：在洗净的制绒槽中加入非离子表面活性剂、柠檬酸钠、无水碳酸钠、去离子水，搅拌混匀，配成生物环保型制绒液。将生物环保型制绒液加热至75-85℃，待温度完全稳定后，把切割后的单晶硅片放入生物环保型制绒液中进行蚀刻反应，反应时间在10-30分钟。制绒后取出硅片放入装有去离子水的超声槽中超声漂洗5-15分钟。本发明能达到太阳能单晶片经过上述制绒液制绒后，所得绒面金字塔细小、均匀、覆盖率高，单片制绒前后质量差在0.1-1.0g之间。

Description

一种生物环保型制绒液及其应用方法
技术领域
本发明涉及单晶硅太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种生物环保型制绒液及其应用方法。
背景技术
单晶硅太阳能电池的研究和利用是实现可再生能源的主要途径之一，在现代产业化过程中，低成本、高效率、高稳定性是太阳能电池产业竞争的三个关键要素。良好的绒面是制造高质量单晶硅太阳能电池的重要前提。太阳能电池片的制绒，是通过化学反应在硅片表面产生各向异性腐蚀，形成密集的类似于“金字塔”形角锥体结构的绒面，使得入射光在硅片表面多次反射，从而提高入射光的吸收效率，进而提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率。
在单晶硅太阳能电池的生产过程中，人们更多地关注于硅片制绒的效果，却对环境保护有所偏废。中国发明专利申请公开号CN101661974A公开了一种太阳能电池中制绒液及其生产方法，所述的制绒液配方为常规配方，主要缺点有：异丙醇等有机溶剂在生产过程中挥发性很强，容易污染工作环境，排出的废液COD高，对废液处理带来一定成本；由于异丙醇单价高，使用浓度很高，所需腐蚀时间长，成本增加，使用经济性较差；市场上的异丙醇质量参差不齐，对太阳能硅片的制绒效果也带来一定的影响，成品率难以控制。中国发明专利申请公开号CN1351194A公开了一种用于太阳能电池硅材料表面织构化的腐蚀剂，该腐蚀剂中不含有刺激性、易挥发的物质，成本低，但是其中含有大量的Na3PO4·12H2O，废液排放中含有大量的磷会引发水体富营养化，造成赤潮和蓝藻的频繁暴发，严重威胁生态环境、人类健康和经济社会的发展。由于含磷废液的排放，对环境造成污染，不利于环保，国外一些国家早已下达禁磷令，国内也日益加强对含磷废液排放的监管力度。中国发明专利申请公布号CN101717946A公布了一种硅片表面制绒液及硅片表面制绒的方法，其中所述的制绒液用表面活性剂替代异丙醇/乙醇等有机溶剂，克服了常规制绒液产生的问题。但所用的替代物为烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂，该系列表面活性剂生物降解性差、亲脂性强、易在污泥和生物体内积累，并可能通过食物链以慢性作用危及所有物种的生存。
在太阳能硅片加工制造中，随着人们环保意识的增强，对制绒液的应用提出了新的要求：在制绒液取得优良效果的同时，还要求其生物降解性好、低毒、无刺激，并采用再生资源，进行清洁生产。因此，绿色环保、降解性好的新型制绒液将会有更广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有单晶硅太阳能制绒液存在的一些问题，提供一种对人体无毒，于环境友好，能被生物完全降解，不对环境造成污染和破坏的生物环保型制绒液。
本发明的另一个目的是提供一种配方中所有原料易于购取，使用温度低、碱度低、能耗小、制绒效果好，便于企业在生产线上自配自用，既可体现节约能源和时间，又可保障使用安全和废水排放达标的生物环保型制绒液。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种生物环保型制绒液，其成分包含非离子表面活性剂、柠檬酸钠、无水碳酸钠、去离子水，其中非离子表面活性剂质量百分比不超过0.01％，柠檬酸钠质量百分比为2-8％，无水碳酸钠质量百分比为3-15％，其余为去离子水。
其中，所述的非离子表面活性剂为生物表面活性剂，具体是烷基糖苷BG-10、烷基糖苷APG1214。
其中，所述的烷基糖苷BG-10、烷基糖苷APG1214质量百分比均小于等于0.01％，且不同时为零。
一种上述生物环保型制绒液的应用方法，采用如下步骤：在洗净的制绒槽中加入上述物料，搅拌混匀，配成生物环保型制绒液。将生物环保型制绒液加热至75-85℃，待温度完全稳定后，把切割后的单晶硅片放入生物环保型制绒液中进行蚀刻反应，反应时间在10-30分钟。制绒后的硅片再经过去离子水超声漂洗5-15分钟。太阳能单晶片经过上述制绒液制绒后，所得绒面金字塔细小、均匀、覆盖率高，每片制绒前后质量差在0.1-1.0g之间。
本发明所推荐的技术方案的优点主要体现在：
1.原料来源稳定，采购方便；制备过程简易，便于操作；
2.使用周期长，可重复性好；制绒效果好，硅面无白点、无指纹、无划痕、不发花，表面平整，绒面均匀；
3.良好的储存稳定性，制绒液混合均匀，无悬浮和沉淀；
4.大幅度降低了有机溶剂的使用，减少了COD的排放；
5.适用于各种蚀刻的设备，可直接使用现有制绒设备。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述说明。
一种生物环保型制绒液，所述制绒液的成分包含非离子表面活性剂、柠檬酸钠、无水碳酸钠、去离子水，其中非离子表面活性剂质量百分比不超过0.01％，柠檬酸钠质量百分比为2-8％，无水碳酸钠质量百分比为3-15％，其余为去离子水。
其中，所述的非离子表面活性剂为生物表面活性剂，具体是烷基糖苷BG-10、烷基糖苷APG1214。
其中，所述的烷基糖苷BG-10、烷基糖苷APG1214质量百分比均小于等于0.01％，且不同时为零。
上述一种生物环保型制绒液及其应用方法，包括如下步骤：在洗净的制绒槽中加入上述物料，搅拌混匀，配成生物环保型制绒液。将生物环保型制绒液加热至75-85℃，待温度完全稳定后，把切割后的单晶硅片放入生物环保型制绒液中进行蚀刻反应，反应时间在10-30分钟。制绒后取出硅片放入装有去离子水的超声槽中超声漂洗5-15分钟。太阳能单晶片经过上述生物环保型制绒液制绒后，所得绒面金字塔细小、均匀、覆盖率高，单片制绒前后质量差在0.1-1.0g之间。
实施例一：
先将8.6kg去离子水倒入洗净的制绒槽中，在搅拌的过程中分别加入0.5kg柠檬酸钠、0.9kg无水碳酸钠和20ppm烷基糖苷BG-10。搅拌均匀，制得生物环保型制绒液，并将其加热至80℃。取切割后的单晶硅片放入装有去离子水的超声槽中超声10分钟，然后将硅片放入制绒槽中进行制绒25分钟。最后取出硅片放入装有去离子水的超声槽中超声漂洗10分钟。
太阳能单晶片经过上述制绒液制绒后，所得绒面金字塔细小、均匀、覆盖率高，单片制绒前后质量差为0.4g。
实施例二：
先将9.5kg去离子水倒入洗净的制绒槽中，在搅拌的过程中分别加入0.2kg柠檬酸钠、0.3kg无水碳酸钠和10ppm烷基糖苷APG1214。搅拌均匀，制得生物环保型制绒液，并将其加热至85℃。取切割后的单晶硅片放入装有去离子水的超声槽中超声15分钟，然后将硅片放入制绒槽中进行制绒30分钟。最后取出硅片放入装有去离子水的超声槽中超声漂洗15分钟。
太阳能单晶片经过上述制绒液制绒后，所得绒面金字塔细小、均匀、覆盖率高，单片制绒前后质量差为0.1g。
实施例三：
先将7.7kg去离子水倒入洗净的制绒槽中，在搅拌的过程中分别加入0.8kg柠檬酸钠、1.5kg无水碳酸钠和80ppm烷基糖苷BG-10。搅拌均匀，制得生物环保型制绒液，并将其加热至75℃。取切割后的单晶硅片放入装有去离子水的超声槽中超声5分钟，然后将硅片放入制绒槽中进行制绒10分钟。最后取出硅片放入装有去离子水的超声槽中超声漂洗5分钟。
太阳能单晶片经过上述制绒液制绒后，所得绒面金字塔细小、均匀、覆盖率高，单片制绒前后质量差为1.0g。
实施例四：
先将9.1kg去离子水倒入洗净的制绒槽中，在搅拌的过程中分别加入0.4kg柠檬酸钠、0.5kg无水碳酸钠和80ppm烷基糖苷APG1214。搅拌均匀，制得生物环保型制绒液，并将其加热至78℃。取切割后的单晶硅片放入装有去离子水的超声槽中超声13分钟，然后将硅片放入制绒槽中进行制绒15分钟。最后取出硅片放入装有去离子水的超声槽中超声漂洗13分钟。
太阳能单晶片经过上述制绒液制绒后，所得绒面金字塔细小、均匀、覆盖率高，单片制绒前后质量差为0.8g。
实施例五：
先将8.2kg去离子水倒入洗净的制绒槽中，在搅拌的过程中分别加入0.6kg柠檬酸钠、1.2kg无水碳酸钠、50ppm烷基糖苷BG-10和50ppm烷基糖苷APG1214。搅拌均匀，制得生物环保型制绒液，并将其加热至82℃。取切割后的单晶硅片放入装有去离子水的超声槽中超声8分钟，然后将硅片放入制绒槽中进行制绒20分钟。最后取出硅片放入装有去离子水的超声槽中超声漂洗8分钟。
太阳能单晶片经过上述制绒液制绒后，所得绒面金字塔细小、均匀、覆盖率高，单片制绒前后质量差为0.6g。
由上述实施例所得到的生物环保型制绒液与已有技术相比具有以下技术效果：原料来源稳定，采购方便，便于操作；制绒效果好，绒面金字塔细小、均匀、覆盖率高；大幅度降低有机溶剂的使用，低COD排放，大大降低了废水处理的成本；同时本发明适用于各种蚀刻的设备，可直接使用现有制绒设备。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种太阳能单晶硅片的制绒方法，其特征在于：先将9.5kg去离子水倒入洗净的制绒槽中，在搅拌的过程中分别加入0.2kg柠檬酸钠、0.3kg无水碳酸钠和10ppm烷基糖苷APG1214，搅拌均匀，制得生物环保型制绒液，并将其加热至85℃，取切割后的单晶硅片放入装有去离子水的超声槽中超声15分钟，然后将硅片放入制绒槽中进行制绒30分钟，最后取出硅片放入装有去离子水的超声槽中超声漂洗15分钟。
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