CN102747426B - 制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液及其制备方法 - Google Patents

制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液及其制备方法，其组分包括无机碱，低级醇，阴离子或非离子型表面活性剂和余量的去离子水；其制法为：先将去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入无机碱，低级醇，阴离子或非离子型表面活性剂，继续搅拌10~30分钟，使其充分溶解、混合；该织构液可在硅片表面形成均匀的、亚微米级的金字塔结构，且覆盖率高，织构效果优异，工艺简单，易于实现。

Description

制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液及其制备方法
技术领域
本发明涉及单晶硅片制备技术领域，尤其涉及一种可制备亚微米级绒面结构的单晶硅片的织构液及该织构液的制备方法。
技术背景
织构又称制绒，即利用陷光原理，使入射光进行多次反射延长其在电池表面的传播路径，从而提高太阳能电池对光的吸收效率。利用硅的各向异性腐蚀的原理，单晶硅表面可形成类似金字塔的结构，有效降低太阳光的反射率。此外，在同样尺寸的基片上，绒面光电池的p-n结面积比光面大得多，因而可以提高短路电流和光生载流子的收集几率。
目前正在使用的织构液主要含有氢氧化钠、硅酸钠、异丙醇、去离子水等，这种织构液存在以下问题：反应产生的硅酸钠累计在制绒槽中，影响织构的稳定性，成品率难以控制；织构后硅表面金字塔偏大（6~10微米），均匀性差，不利于后道扩散结深的均匀性和丝印工序金属与硅的接触；硅片腐蚀量大，电池片碎片率高，浪费严重；工艺时间长，一般需要30分钟以上。
因此，通过研究得到一种新的织构液以解决上述问题，对于实现工业化应用将具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备亚微米级绒面结构的单晶硅片的织构液及其制备方法，本发明可制备均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片，并减少单晶硅片的腐蚀，降低碎片率；全程不添加硅酸钠，织构时间控制在15分钟以内。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液，它主要由无机碱、低级醇、阴离子或非离子型表面活性剂和去离子水等组成；其中，所述无机碱、低级醇、阴离子或非离子型表面活性剂和去离子水的重量配比为：1-5:2-10:0.1-1:100。
进一步地，所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
进一步地，所述低级醇为乙醇、异丙醇或正丁醇。
进一步地，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠；所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚。
一种权利要求1所述织构液的制备方法，包括以下步骤：首先将去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入无机碱，低级醇，阴离子或非离子型表面活性剂，无机碱、低级醇、阴离子或非离子型表面活性剂和去离子水的重量配比为：1-5:2-10:0.1-1:100，继续搅拌10~30分钟，使其充分溶解、混合，得到制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液。 
本发明的有益效果是：本发明添加的阴离子或非离子型表面活性剂能大大降低织构液的表面张力，有效浸润硅片表面，提高成核密度。得到的绒面金字塔尺寸更加细小（亚微米级）、均匀，增加了光吸收比表面积，改善了扩散方阻的均匀性，减少铝包产生的几率。硅片腐蚀量小，碎片率低。全程不添加硅酸钠，提高了织构过程的稳定性。工艺操作简单，易于控制。减少工艺时间至15分钟，有效提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明织构液腐蚀后的硅片扫描电镜照片。
具体实施方式
本发明制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液主要由无机碱、低级醇、阴离子或非离子型表面活性剂和去离子水组成。无机碱、低级醇、阴离子或非离子型表面活性剂和去离子水的重量配比为：1-5:2-10:0.1-1:100。
其中，所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾。所述低级醇为乙醇、异丙醇或正丁醇。所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠；所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚。
该织构液的制备方法如下：首先将去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入无机碱，低级醇，阴离子或非离子型表面活性剂，无机碱、低级醇、阴离子或非离子型表面活性剂和去离子水的重量配比为：1-5:2-10:0.1-1:100，继续搅拌10~30分钟，使其充分溶解、混合，得到制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液。
将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，即可在硅片表面形成均匀的、亚微米级的金字塔结构
，从而制备得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。织构过程中不添加硅酸钠，减少了单晶硅片的腐蚀，从而降低了碎片率。
下面根据实施例对本发明作进一步的详述，本发明的目的和效果将变得更加明显。
实施例1
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入1.5千克氢氧化钠、4千克异丙醇、0.2千克十二烷基磺酸钠，继续搅拌20分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟。
图1给出了该实施例制备的织构液腐蚀后的硅片扫描电镜照片，从图中可以看出形成的金字塔尺寸在0.2微米左右，且分布均匀，覆盖率高。
实施例2
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入1千克氢氧化钠、2千克乙醇、0.1千克十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌10分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例3
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入5千克氢氧化钾、10千克异丙醇、1千克十二烷基硫酸钠，继续搅拌30分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例4
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入4千克氢氧化钠、10千克正丁醇、1千克月桂醇聚氧乙烯醚，继续搅拌30分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例5
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入5千克氢氧化钾、8千克乙醇、0.8千克壬基酚聚氧乙烯醚，继续搅拌20分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例6
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入1千克氢氧化钾、2千克正丁醇、0.1千克辛基酚聚氧乙烯醚，继续搅拌15分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例7
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入1千克氢氧化钠、2千克异丙醇、0.1千克十二烷基硫酸钠，继续搅拌10分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例8
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入5千克氢氧化钠、10千克乙醇、1千克十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌30分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例9
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入1千克氢氧化钾、2千克异丙醇、0.1千克十二烷基磺酸钠，继续搅拌10分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例10
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入5千克氢氧化钠、9千克异丙醇、1千克十二烷基磺酸钠，继续搅拌30分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例11
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入1千克氢氧化钠、2千克正丁醇、0.1千克月桂醇聚氧乙烯醚，继续搅拌10分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例12
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入5千克氢氧化钠、8千克乙醇、1千克壬基酚聚氧乙烯醚，继续搅拌25分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例13
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入1千克氢氧化钾、2千克乙醇、0.1千克壬基酚聚氧乙烯醚，继续搅拌15分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
实施例14
先将100千克去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入4千克氢氧化钾、9千克正丁醇、1千克辛基酚聚氧乙烯醚，继续搅拌25分钟，使其充分溶解、混合。将太阳能电池用单晶硅片浸入上述织构液中进行表面织构，织构温度为80度，织构时间为15分钟，得到均匀的、亚微米级绒面结构的单晶硅片。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液，其特征在于，它由无机碱、低级醇、阴离子或非离子型表面活性剂和去离子水组成；其中，所述无机碱、低级醇、阴离子或非离子型表面活性剂和去离子水的重量配比为：1-5:2-10:0.1-1:100。
2.根据权利要求1所述的织构液，其特征在于，所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.根据权利要求1所述的织构液，其特征在于，所述低级醇为乙醇、异丙醇或正丁醇。
4.根据权利要求1所述的织构液，其特征在于，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠；所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚。
5.一种权利要求1所述织构液的制备方法，其特征在于，该方法具体为：首先将去离子水加入制绒槽中，在搅拌的条件下依次加入无机碱，低级醇，阴离子或非离子型表面活性剂，无机碱、低级醇、阴离子或非离子型表面活性剂和去离子水的重量配比为：1-5:2-10:0.1-1:100，继续搅拌10~30分钟，使其充分溶解、混合，得到制备亚微米级绒面结构单晶硅片的织构液。
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