CN108103584A - 一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂及其使用方法 - Google Patents
一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂及其使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于多晶金刚线切硅片表面处理用的酸性制绒添加剂，其以重量百分比计包含以下组分：草酸0.5‑5%，N‑甲基吡咯烷酮1‑10%，含N聚合物0.1‑3%，余量为水。本发明还公开了一种用于多晶金刚线切硅片表面处理用的酸性制绒剂，其包含了上述酸性制绒添加剂和酸性溶液，其中所述的酸性溶液为氢氟酸和硝酸的去离子水溶液，其中氢氟酸的重量百分比为5‑10%，硝酸的重量百分比为20‑60%。其还包含了一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的方法。本发明所公开的添加剂无毒无刺激，无腐蚀性，可降低无机酸的用量，减少环境负担；而且采用本发明所述的添加剂及使用方法后处理得到的多晶金刚线切硅片均匀性好，绒面尺寸细小均匀，反射率低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂及其使用方法，以及使用该添加剂对多晶金刚线切硅片进行制绒的方法。
背景技术
多晶硅太阳能电池制备过程中，需要在多晶金刚线切硅片表面进行制绒，所得的绒面结构可使入射太阳光在硅片表面进行多次反射和折射，增加硅片对太阳能的吸收，同时在靠近PN结附近的区域多产生并富集载流子，提高太阳电池的性能和效率。由此可见，多晶金刚线切硅片表面制绒处理是影响多晶硅太阳能电池性能的关键因素，极大地影响终产品的能量转换效率。多晶金刚线切硅片由不同晶向的晶粒组成，各个晶粒的晶向随意分布，其制绒工艺区别于单晶硅的碱性制绒，现有技术多采用酸性溶液对多晶硅表面进行制绒。酸性溶液对硅的各晶面腐蚀无选择性，各向同性，因此会在硅片表面形成凹坑状绒面。中国专利CN103668467A公开了一种多晶金刚线切硅片制绒添加剂及其应用，以铬酸和氢氟酸为混合酸溶液进行制绒。铬酸的使用有可能会对环境产生重金属污染。多晶金刚线切硅片生产过程中会附着油污、皮脂等污渍。目前工业生产中常用硝酸和氢氟酸的去离子酸性溶液制绒，但该种酸性制绒液的制绒效果不理想，绒面尺寸大且均匀性差，硅片表面反射率高，制绒稳定性不好，硅片表面污渍痕迹重等问题。因此需要合适的制绒添加剂来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂，其中所述的添加剂以重量百分比计包含以下组分：草酸 0.5-5%，N-甲基吡咯烷酮 1-10%，含N聚合物0.1-3%，余量为水。其中所述的含N聚合物为聚乙烯亚胺，聚乙烯胺，乙烯基吡咯烷酮-乙烯基咪唑的共聚物的一种或多种。发明人发现，此类聚合物具有弱阳性，N元素有孤对电子，在酸性环境中可与氢离子结合，具有阳离子属性。制绒过程中，其与多晶金刚线切硅片的结合力适中，可随化学腐蚀反应的行进轻微沉积到多晶硅表面，引导反应均匀平衡进行。若采用强阳离子聚合物如聚二甲基二烯丙基氯化铵，因沉积效应过强，反而影响制绒效果。另外，N-甲基吡咯烷酮在酸性介质中具有良好的化学稳定性，其分子结构中同样含有N，与硅片有亲和力，具有极佳的清洗效果。同时复配使用草酸，可获得制绒效果较好的多晶金刚线切硅片。
本发明还提供了一种用于多晶金刚线切硅片表面处理用的酸性制绒剂，其特征在于包含权利要求1-3所述的酸性制绒添加剂和酸性溶液，其中所述的酸性溶液为氢氟酸和硝酸的去离子水溶液，其中氢氟酸的重量百分比为5-10%，硝酸的重量百分比为20-50%。常规的以氢氟酸和硝酸为主的酸性制绒液中氢氟酸和硝酸的用量较高，本发明提供的制绒添加剂的效果独特，因此可相应的使用相对较少的无机酸。
本发明还提供了一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）将氢氟酸和硝酸溶于去离子水中，其中氢氟酸的重量百分比为5-10%，硝酸的重量百分比为20-50%；优选氢氟酸的重量百分比为6-8%，硝酸的重量百分比为30-40%；
（2）将权利要求1-3所述的酸性添加剂加入步骤（1）中的酸性溶液中，得到制绒剂，其中酸性添加剂与酸性溶液的重量比为0.1-3:100，优选的重量比为1-2:100；
（3）将多晶金刚线切硅片浸入步骤（2）中的酸性制绒液进行制绒，制绒温度为0-20℃，制绒时间为60-300s；优选的制绒温度为5-15℃，制绒时间为120-240s。
本发明的优点在于：添加剂无毒无刺激，无腐蚀性，可降低无机酸的用量，减少环境负担；而且采用本发明所述的添加剂及使用方法后处理得到的多晶金刚线切硅片均匀性好，绒面尺寸细小均匀，反射率低。
具体实施方式
实施例1
本发明所述的一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂及其使用方法，采用如下步骤：
1）酸性制绒添加剂的配制：将1.5g草酸、2.5g N-甲基吡咯烷酮、0.5g 聚乙烯亚胺溶解到100ml去离子水中；
2）酸性溶液的配制：将150g氢氟酸（氢氟酸水溶液中氢氟酸的质量百分含量为40%）和500g硝酸（硝酸水溶液中硝酸的质量分数为65%）和350g去离子水混合，搅拌均匀；
3）酸性制绒液的配制：将10ml步骤1）中的添加剂添加到1L步骤2）中的酸性溶液中；
4）制绒：将多晶金刚线切硅片浸入步骤3）中的酸性制绒液中，制绒温度为5℃，制绒时间180s。
实施例2
本发明所述的一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂及其使用方法，采用如下步骤：
1）酸性制绒添加剂的配制：将0.5g草酸、5g N-甲基吡咯烷酮、1.5g 乙烯基吡咯烷酮-乙烯基吡啶的共聚物溶解到100ml去离子水中；
2）酸性溶液的配制：将200g氢氟酸（氢氟酸水溶液中氢氟酸的质量百分含量为40%）和600g硝酸（硝酸水溶液中硝酸的质量分数为65%）和200g去离子水混合，搅拌均匀；
3）酸性制绒液的配制：将20ml步骤1）中的添加剂添加到1L步骤2）中的酸性溶液中；
4）制绒：将多晶金刚线切硅片浸入步骤3）中的酸性制绒液中，制绒温度为7℃，制绒时间200s。
实施例3
本发明所述的一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂及其使用方法，采用如下步骤：
1）酸性制绒添加剂的配制：将5g草酸、10g N-甲基吡咯烷酮、1.0g 聚乙烯胺溶解到100ml去离子水中；
2）酸性溶液的配制：将130g氢氟酸（氢氟酸水溶液中氢氟酸的质量百分含量为40%）和700g硝酸（硝酸水溶液中硝酸的质量分数为65%）和270g去离子水混合，搅拌均匀；
3）酸性制绒液的配制：将5ml步骤1）中的添加剂添加到1L步骤2）中的酸性溶液中；
4）制绒：将多晶金刚线切硅片浸入步骤3）中的酸性制绒液中，制绒温度为5℃，制绒时间240s。
实施例4
本发明所述的一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂及其使用方法，采用如下步骤：
1）酸性制绒添加剂的配制：将1.0g草酸、4.5g N-甲基吡咯烷酮、3.0g 聚乙烯亚胺溶解到100ml去离子水中；
2）酸性溶液的配制：将150g氢氟酸（氢氟酸水溶液中氢氟酸的质量百分含量为40%）和500g硝酸（硝酸水溶液中硝酸的质量分数为65%）和350g去离子水混合，搅拌均匀；
3）酸性制绒液的配制：将30ml步骤1）中的添加剂添加到1L步骤2）中的酸性溶液中；
4）制绒：将多晶金刚线切硅片浸入步骤3）中的酸性制绒液中，制绒温度为7℃，制绒时间260s。
实施例5
本发明所述的一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂及其使用方法，采用如下步骤：
1）酸性制绒添加剂的配制：将1.5g草酸、2.5g N-甲基吡咯烷酮、1.0g 聚乙烯亚胺溶解到100ml去离子水中；
2）酸性溶液的配制：将150g氢氟酸（氢氟酸水溶液中氢氟酸的质量百分含量为40%）和500g硝酸（硝酸水溶液中硝酸的质量分数为65%）和350g去离子水混合，搅拌均匀；
3）酸性制绒液的配制：将5ml步骤1）中的添加剂添加到1L步骤2）中的酸性溶液中；
4）制绒：将多晶金刚线切硅片浸入步骤3）中的酸性制绒液中，制绒温度为5℃，制绒时间280s。
实施例6
本发明所述的一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的酸性制绒添加剂及其使用方法，采用如下步骤：
1）酸性制绒添加剂的配制：将5g草酸、5g N-甲基吡咯烷酮、2.5g 聚乙烯亚胺溶解到100ml去离子水中；
2）酸性溶液的配制：将150g氢氟酸（氢氟酸水溶液中氢氟酸的质量百分含量为40%）和500g硝酸（硝酸水溶液中硝酸的质量分数为65%）和350g去离子水混合，搅拌均匀；
3）酸性制绒液的配制：将10ml步骤1）中的添加剂添加到1L步骤2）中的酸性溶液中；
4）制绒：将多晶金刚线切硅片浸入步骤3）中的酸性制绒液中，制绒温度为10℃，制绒时间300s。
Claims (6)
1.一种用于多晶金刚线切硅片表面处理用的酸性制绒添加剂，其特征在于以重量百分比计包含以下组分：草酸 0.5-5%，N-甲基吡咯烷酮 1-10%，含N聚合物 0.1-3%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的酸性制绒添加剂，其中所述的含N聚合物为聚乙烯亚胺，聚乙烯胺，乙烯基吡咯烷酮-乙烯基咪唑的共聚物的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的酸性制绒添加剂，其中所述的水为去离子水。
4.一种用于多晶金刚线切硅片表面处理用的酸性制绒剂，其特征在于包含权利要求1-3所述的酸性制绒添加剂和酸性溶液，其中所述的酸性溶液为氢氟酸和硝酸的去离子水溶液，其中氢氟酸的重量百分比为5-10%，硝酸的重量百分比为20-60%。
5.根据权利要求4所述的酸性制绒剂，其特征在于权利要求1-3所述的酸性制绒添加剂和酸性溶液的重量比为0.1-3:100。
6.一种用于多晶金刚线切硅片表面处理的方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）将氢氟酸和硝酸溶于去离子水中，其中氢氟酸的重量百分比为5-10%，硝酸的重量百分比为40-80%；
（2）将权利要求1-3所述的酸性添加剂加入步骤（1）中的酸性溶液中，得到制绒剂，其中酸性添加剂与酸性溶液的重量比为0.1-3:100；
（3）将多晶金刚线切硅片浸入步骤（2）中的酸性制绒液进行制绒，制绒温度为0-20℃，制绒时间为60-300s。
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