CN102330155B

CN102330155B - 一种单晶硅片制绒助剂及制造和使用方法

Info

Publication number: CN102330155B
Application number: CN2011102125351A
Authority: CN
Inventors: 徐勇; 陈培良; 符黎明
Original assignee: Changzhou Shichuang Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Changzhou Shichuang Energy Co Ltd
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: CN102330155A

Abstract

本发明涉及一种太阳电池用单晶硅片制绒助剂、含有该制绒助剂的碱性制绒剂以及使用该制绒助剂或碱性制绒剂对太阳电池用单晶硅片进行制绒的方法。在对太阳电池用单晶硅片进行表面制绒时，将本发明的制绒助剂添加到碱液中，大批量制绒过程中无需补加，达到优异的制绒效果。本发明的制绒助剂无毒性，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，制绒助剂的制造和使用工艺简单，设备低廉，重复性好。

Description

一种单晶硅片制绒助剂及制造和使用方法

技术领域

本发明涉及一种太阳电池用单晶硅片制绒助剂、含有该制绒助剂的碱性制绒剂以及使用该制绒助剂或碱性制绒剂对太阳电池用单晶硅片进行制绒的方法。

背景技术

在太阳电池片制备过程中，为了提高太阳电池的性能和效率，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<100>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。

目前，工业生产中常用的制绒液由NaOH、异丙醇或乙醇、去离子水、以及少量添加剂等组成。在本申请人的中国发明专利“单晶硅片制绒液的添加剂及使用方法(CN201010195103.X)”和“单晶硅片碱性制绒液的添加剂及使用方法(CN201010195095.9)”中，描述了两种单晶硅片制绒液的添加剂及使用方法。然而，包括这两个发明专利在内，现阶段生产中所使用的制绒液中都包含有异丙醇或乙醇，从而导致以下两个主要的问题：(1)异丙醇和乙醇的沸点低，易挥发，因此需要经常补加，生产成本高，为操作带来不便；(2)异丙醇或乙醇的用量太大，使得制绒后残液的化学需氧量值严重超标，产生大量的环境污染和废液处理成本。

因此，如果可以在制绒液中不使用异丙醇或乙醇，既无需补加、方便操作、减少污染、降低成本，又能达到优异的制绒效果，将具有重要的意义。

发明内容

本发明提供一种用于太阳电池用单晶硅片制绒的制绒助剂，其特征在于该制绒助剂由苯甲醇、三乙醇胺和水组成，其中水优选为去离子水。制绒助剂中苯甲醇的体积百分含量为1～3％，三乙醇胺的体积百分含量为0.5～5％。

本发明此外提供一种用于太阳电池用单晶硅片制绒的碱性制绒剂，其由上述制绒助剂和碱液组成，其中所述碱液为0.8～2.0wt％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。所述碱液优选为0.8～2.0wt％的氢氧化钠或氢氧化钾去离子水溶液。

本发明还提供一种太阳电池用单晶硅片的制绒方法，包括将上述制绒助剂添加到碱液中，得到碱性制绒剂，利用该碱性制绒剂对太阳电池用单晶硅片进行表面制绒，可获得优异的制绒效果。所述碱液为0.8～2.0wt％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，优选为0.8～2.0wt％的氢氧化钠或氢氧化钾去离子水溶液。在碱性制绒剂的配制中，以制绒助剂∶碱液为0.5～3∶100的体积比，将制绒助剂加入到碱液中得到碱性制绒剂。在太阳电池用单晶硅片制绒期间，制绒温度为70～85℃，制绒时间为720～1200s。制绒完成后，硅片整面色泽均匀，在硅片表面形成均匀覆盖的金字塔，尺寸约为1～5μm。

本发明的优点在于：在对太阳电池用单晶硅片进行表面制绒时，将本发明的制绒助剂添加到碱液中，大批量制绒过程中无需补加，达到优异的制绒效果。

本发明的优点还在于：采用本制绒助剂及使用方法后，与标准制绒工艺相比，制绒助剂中的有效成分沸点高，不挥发，因此在制绒过程中不需要补加，降低了生产成本，并为操作带来方便。与使用异丙醇或乙醇的制绒助剂相比，本发明制绒助剂中有机物用量降低至少一个数量级，大幅度降低了制绒后残液的化学需氧量值，甚至达到国家污水排放标准，不污染环境，降低了废液处理成本。

制绒后绒面金字塔尺寸细小，分布均匀，提高了电池片的成品率并增大了电池片的填充因子，提高了太阳电池片的光电转换效率。此外，本发明的制绒助剂无毒性，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，制绒助剂的制造和使用工艺简单，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。

具体实施方式

实施例1

采取如下工艺步骤：

1)配制制绒助剂：将20毫升苯甲醇和30毫升三乙醇胺加入到1000毫升容量瓶中，然后加入去离子水，得到1000毫升的溶液。

2)配制碱液：将11克氢氧化钠溶于989克去离子水中，得到重量百分含量为1.1％的氢氧化钠去离子水溶液。

3)配制碱性制绒剂：以制绒助剂∶碱液为1.5∶100的体积比，将制绒助剂加入到碱液中得到碱性制绒剂。

4)制绒：将太阳电池用单晶硅片浸入上述碱性制绒剂中进行表面制绒，制绒温度为80℃，制绒时间为800s。

图1给出了得到的硅片表面绒面的扫描电镜平面照片，从图中可以看到硅片表面形成了均匀覆盖的金字塔，金字塔覆盖率高，尺寸较小，大约为1～4μm。

实施例2

1)配制制绒助剂：将10毫升苯甲醇和40毫升三乙醇胺加入到1000毫升容量瓶中，然后加入去离子水，得到1000毫升的溶液。

2)配制碱液：将8克氢氧化钠溶于992克去离子水中，得到重量百分含量为0.8％的氢氧化钠去离子水溶液。

3)配制碱性制绒剂：以制绒助剂∶碱液为0.5∶100的体积比，将制绒助剂加入到碱液中得到碱性制绒剂。

4)制绒：将太阳电池用单晶硅片浸入上述碱性制绒剂中进行表面制绒，制绒温度为85℃，制绒时间为720s。

此外，本发明实施例1和实施例2中均未监测到制绒剂中组分的明显挥发。

Claims

1.一种用于太阳电池用单晶硅片制绒的制绒助剂，其特征在于其中包含的组分为苯甲醇、三乙醇胺和水，其中苯甲醇的体积百分含量为1～3％，三乙醇胺的体积百分含量为0.5～5％。

2.根据权利要求1所述的制绒助剂，其中水为去离子水。

3.一种用于太阳电池用单晶硅片制绒的碱性制绒剂，其中含有权利要求1-2中任意一项所述的制绒助剂和碱液，所述制绒助剂与碱液的体积比为0.5～3∶100，并且所述碱液为0.8～2.0wt％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

4.根据权利要求3所述的碱性制绒剂，其中所述碱液为0.8～2.0wt％的氢氧化钠或氢氧化钾去离子水溶液。

5.一种太阳电池用单晶硅片的制绒方法，包括将权利要求1-2中任意一项所述的制绒助剂添加到碱液中，得到碱性制绒剂，利用该碱性制绒剂对太阳电池用单晶硅片进行表面制绒，可获得优异的制绒效果，其中所述碱液为0.8～2.0wt％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述碱液为0.8～2.0wt％的氢氧化钠或氢氧化钾去离子水溶液。

7.根据权利要求5-6中任意一项所述的方法，其特征在于以制绒助剂∶碱液为0.5～3∶100的体积比，将制绒助剂加入到碱液中得到碱性制绒剂。

8.根据权利要求5-6中任意一项所述的方法，其将征在于：制绒温度为70～85℃，制绒时间为720～1200s。

9.根据权利要求5-6中任意项所述的方法，其特征在于：制绒完成后，硅片整面色泽均匀，在硅片表面形成均匀覆盖的金字塔，尺寸为1～5μm。