CN102888656B - 一种高沸点单晶硅片表面制绒添加剂及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高沸点单晶硅片表面制绒添加剂及其实用方法，属于太阳能电池生产技术领域，按重量百分比计，其原料组分为0.01%-3%海藻酸纳、0.01%-3%磷酸三钠、0.001%-1%十二烷基硫酸钠、0.1%-2%维生素、0.1%-5%碳酸丙烯酯和余量的去离子水，添加剂在使用时需要加入氧化钠溶液制成制绒液，添加剂与氢氧化钠溶液的体积百分比为0.1-5:100，制绒液的温度为70℃-90℃，单晶硅的制绒时间为600s-1500s。本发明利用海藻酸钠的高粘度来控制反应速度，同时增大氢氧化钠浓度，得到大小均匀金字塔绒面，且海藻酸钠对金属有螯合作用，对硅片有清洁作用，且成本低廉。

Description

一种高沸点单晶硅片表面制绒添加剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种高沸点单晶硅片表面制绒添加剂及其使用方法，属于太阳能电池生产技术领域。
背景技术
在晶硅太阳能电池片制备过程中，为了提高太阳能电池片的性能和效率，需要在硅片表面制作绒面，形成金字塔结构，使入射光的光程增加，增加了光的吸收，降低反射率，从而提高太阳能电池的转换效率。目前，工业化单晶硅电池片的生产中主要使用湿法腐蚀，在腐蚀液里面添加氢氧化钠和异丙醇，其工艺存在以下问题：①反应过程不好控制，很容易造成腐蚀过度，从而导致硅片的碎片率增加；②反应过程中随着硅酸钠的增加，制绒效果不稳定，成品率难以控制；③制绒工艺温度接近异丙醇沸点，随着反应的进行，会造成异丙醇的大量挥发，一方面由于异丙醇易燃且有毒，空气中异丙醇含量过高会产生安全隐患，同时也会对操作人员身体健康带来隐患；另一方面随着制绒液中异丙醇的减少，就需要分批次补加，大幅度增加了生产成本，同时由于补加的量很难控制，从而影响制绒效果；④制绒液中加入的异丙醇量过多，就会使废水的COD明显偏高，从而加重了对环境的污染，加大了废水的处理成本。
发明内容
为解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种高沸点单晶硅片表面制绒添加剂，在应用于单晶硅片制绒时，不需要使用传统工艺中的异丙醇或乙醇，可以获得优异的制绒效果，同时，添加剂沸点远高于制绒温度，生产过程中无挥发，后续添加量很小，能够大幅度降低生产成本，免除了使用异丙醇或者乙醇带来的环境污染以及对员工的危害；其组分中的海藻酸钠为高粘度物质，对金属有螯合作用，对硅片有清洁作用，且成本低廉，工艺简单，有较大的实际利用价值。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高沸点单晶硅片表面制绒添加剂，包括以下原料组分：
海藻酸钠、磷酸三钠、十二烷基硫酸钠、维生素C、碳酸丙烯酯和去离子水。
所述的高沸点单晶硅片表面制绒添加剂，按质量百分比计，包括以下原料组分：
海藻酸钠         0.01%-3%
磷酸三钠         0.01%-3%
十二烷基硫酸钠   0.001%-1%
维生素C          0.1%-2%
碳酸丙烯酯       0.1%-5%
和余量的去离子水。
一种高沸点单晶硅片表面制绒添加剂使用方法，为选取适量的添加剂，在添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成制绒液。
所述的碱性溶液为浓度1%-10%的氢氧化钠溶液。
所述的添加剂与碱性溶液的体积百分比为0.1-5:100。
所述的制绒液的温度为70℃-90℃。
单晶硅在制绒液中的反应时间为600s-1500s。
应用于大规模工业生产时，每批制绒后，可以根据绒面金字塔的情况，适量补加或不补加添加剂。
应用于大规模工业生产时，每批制绒后，可以根据绒面金字塔的情况，适量补加或不补加氢氧化钠溶液。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的单晶硅无醇制绒添加剂，利用海藻酸钠的高粘度来控制反应速度，得到大小均匀金字塔绒面。
2、本发明添加剂的组分海藻酸钠对金属有螯合作用，对硅片有清洁作用，且成本低廉。
3、本发明的单晶硅无醇制绒添加剂使用方法，应用于单晶硅片制绒时，无需使用传统工艺中的异丙醇或乙醇，大幅度降低生产成本的同时，免除使用异丙醇或者乙醇带来的环境污染以及对员工的危害，有较大的实际利用价值。
附图说明
图1为实施例1中制得的单晶硅绒面的扫描电子显微镜图像；
图2为实施例1中制得到单晶硅绒面的反射率曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
配制无醇单晶制绒添加剂，将10g海藻酸钠，18g磷酸三钠，2g十二烷基硫酸钠，1.5g维生素C，25g碳酸丙烯酯溶解到1L去离子水中，得到无醇单晶制绒添加剂。将2000g氢氧化钠，1L无醇单晶制绒添加剂加入到100L去离子水中，得到制绒液。将制绒液升温到85℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入制绒液中制绒，制绒时间为800s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。
实施例2
配制无醇单晶制绒添加剂，将15g海藻酸钠，27g磷酸三钠，3g十二烷基硫酸钠，2.25g维生素C，37.5g碳酸丙烯酯溶解到1.5L去离子水中，得到无醇单晶制绒添加剂。将3000g氢氧化钠，1.5L无醇单晶制绒添加剂加入到100L去离子水中，得到制绒液。将制绒液升温到75℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入制绒液中制绒，制绒时间为1000s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。
实施例3
配制无醇单晶制绒添加剂，将20g海藻酸钠，36g磷酸三钠，4g十二烷基硫酸钠，3g维生素C，50g碳酸丙烯酯溶解到2L去离子水中，得到无醇单晶制绒添加剂。将4000g氢氧化钠，2L无醇单晶制绒添加剂加入到100L去离子水中，得到制绒液。将制绒液升温到70℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入制绒液中制绒，制绒时间为800s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。
实施例4
配制无醇单晶制绒添加剂，将45g海藻酸钠，45g磷酸三钠，15g十二烷基硫酸钠，30g维生素C，75g碳酸丙烯酯溶解到1.29L去离子水中，得到无醇单晶制绒添加剂。将2580g氢氧化钠，1.29L无醇单晶制绒添加剂加入到100L去离子水中，得到制绒液。将制绒液升温到83℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入制绒液中制绒，制绒时间为1200s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。
实施例5
配制无醇单晶制绒添加剂，将6g海藻酸钠，5.4g磷酸三钠，0.6g十二烷基硫酸钠，6g维生素C，12g碳酸丙烯酯溶解到1.17L去离子水中，得到无醇单晶制绒添加剂。将2340g氢氧化钠，1.17L无醇单晶制绒添加剂加入到100L去离子水中，得到制绒液。将制绒液升温到72℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入制绒液中制绒，制绒时间为830s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。
实施例6
配制无醇单晶制绒添加剂，将0.02g海藻酸钠，0.02g磷酸三钠，0.005g十二烷基硫酸钠，2g维生素C，0.02g碳酸丙烯酯溶解到0.1L去离子水中，得到无醇单晶制绒添加剂。将2041.3g氢氧化钠，0.1L无醇单晶制绒添加剂加入到100L去离子水中，得到制绒液。将制绒液升温到90℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入制绒液中制绒，制绒时间为600s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。
实施例7
配制无醇单晶制绒添加剂，将45g海藻酸钠，45g磷酸三钠，15g十二烷基硫酸钠，30g维生素C，75g碳酸丙烯酯溶解到1.29L去离子水中，得到无醇单晶制绒添加剂。将258g氢氧化钠，1.29L无醇单晶制绒添加剂加入到100L去离子水中，得到制绒液。将制绒液升温到90℃，然后将太阳能电池用单晶硅片浸入制绒液中制绒，制绒时间为1500s，所得的硅片经扫描电镜检测金字塔绒面大小为2-3μm，且大小均匀。
性能测试
将上述实施例1-7中制得的单晶硅片进行反射率和腐蚀厚度测试，测试方法如下：
反射率在型号为Raditech D8的标准8度绒面积分式反射率量测仪上测试；
制绒前先用天平称一下硅片，制绒后再称一下硅片，得到减重量, 然后用减重量除以原重量，乘以原厚度，得到腐蚀厚度；
测试结果见下表
实施例 反射率（%） 腐蚀厚度（μm）
实施例1 10.8 10
实施例2 10.5 10.5
实施例3 10.7 10
实施例4 10.7 10.2
实施例5 10.6 10.3
实施例6 10.7 10
实施例7 10.5 10.3
综上所述，本发明的高沸点单晶硅片表面制绒添加剂原料用量少，工艺简单，且制得的单晶硅质量好。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。   

Claims (8)

1.一种高沸点单晶硅片表面制绒添加剂，其特征在于：按质量百分比计，包括以下原料组分：
海藻酸钠         0.01%-3%
磷酸三钠         0.01%-3%
十二烷基硫酸钠   0.001%-1%
维生素C          0.1%-2%
碳酸丙烯酯       0.1%-5%
和余量的去离子水。
2.一种权利要求1所述的高沸点单晶硅片表面制绒添加剂使用方法，其特征在于：选取适量的权利要求1所述的添加剂，在添加剂中加入适量的碱性溶液，混合反应后，制成制绒液。
3.如权利要求2所述的高沸点单晶硅片表面制绒添加剂使用方法，其特征在于：所述的碱性溶液为浓度1%-10%的氢氧化钠溶液。
4.如权利要求2所述的高沸点单晶硅片表面制绒添加剂使用方法，其特征在于：所述的添加剂与碱性溶液的体积百分比为0.1-5:100。
5.如权利要求2所述的高沸点单晶硅片表面制绒添加剂使用方法，其特征在于：所述的制绒液的温度为70℃-90℃。
6.如权利要求5所述的高沸点单晶硅片表面制绒添加剂使用方法，其特征在于：单晶硅在制绒液中的反应时间为600s-1500s。
7.如权利要求2-6任一权利要求所述的高沸点单晶硅片表面制绒添加剂使用方法，其特征在于：应用于大规模工业生产时，每批制绒后，可以根据绒面金字塔的情况，适量补加或不补加添加剂。
8.如权利要求2-6任一权利要求所述的高沸点单晶硅片表面制绒添加剂使用方法，其特征在于：应用于大规模工业生产时，每批制绒后，可以根据绒面金字塔的情况，适量补加或不补加氢氧化钠溶液。
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