CN109554762A - 一种多晶硅蚀刻液添加剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种多晶硅蚀刻液添加剂及其应用，添加剂包括乙二醇单丁醚、葡萄糖、乳酸钠、维生素C、聚乙二醇、氟硅酸钠和水，混合添加剂各组分并控制温度在120‑130℃的条件下回流约10小时，得到添加剂，将添加剂与基础酸液混合得到蚀刻液，采用本发明的蚀刻液对多晶硅片进行表面制绒蚀刻时，产生的氢气泡很细小，且能够快速的离开硅片的界面，从而可以使硅片表面的蚀刻更加均匀，同时多晶硅片的减薄量也能控制再较小的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及光伏材料制备技术领域，尤其涉及一种多晶硅蚀刻液添加剂及其应用。
背景技术
大规模利用太阳能发电的关键是制备低成本、高效率的太阳能电池。单晶硅的拉棒工艺复杂，且硅料成本较高；而多晶硅的铸锭工艺简单，且方形铸锭硅料的利用率较高，能够显著降低生产成本，目前国际市场上98％以上的光伏电池均为多晶硅太阳能电池。
然而单晶硅绒面减反效果明显优于多晶硅，晶相分布均匀的单晶硅通过各向异性碱腐蚀能够获得均布密集的金字塔微结构，可实现10％以下的平均反射率；而多晶硅内部存在晶界，采用酸腐蚀方法制得绒面平均反射率在20％以上，从而影响电池整体效率的提升。
对于多晶硅而言，想要降低平均反射率，则需要对多晶硅的绒面形貌进行改进，要求多晶硅表面能够均匀、全面地覆盖一层表面微结构，其次需要提高绒面的表面质量，减少硅片表面的裂纹、晶格畸变或亚表面损伤。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种能够降低硅片表面减薄量，使硅片表面腐蚀更加均匀的多晶硅酸蚀刻液添加剂及其应用。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种多晶硅蚀刻液添加剂及其应用，包括乙二醇单乙醚、葡萄糖、乳酸钠、维生素C、聚乙二醇、氟硅酸钠和水。
以上技术方案的基础上，优选的，按质量百分比为100％计，所述乙二醇单丁醚为0.5-2％，所述葡萄糖为1.5-3％，所述乳酸钠为1-1.5％，所述维生素C为0.2-0.6％，所述聚乙二醇为1-4％，所述氟硅酸钠为0.1-0.8％，余量为水。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述水为去离子水。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述聚乙二醇的分子量为500-2000。
本发明的另一技术方案为使用上述添加剂的蚀刻液，包括多晶硅蚀刻液添加剂和基础液，所述多晶硅蚀刻液添加剂与基础液的质量比为(1.5-5)∶100。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述基础液包括氢氟酸、硝酸和水，所述氢氟酸∶硝酸∶水的体积比为1∶(5-7)∶(2-4)。
更进一步优选的，所述氢氟酸的质量浓度为40％，所述硝酸的质量浓度为50％。
本发明还提供了一种以上述添加剂进行蚀刻的方法，包括以下步骤：
S1、按质量百分比为100％计，混合0.5-2％乙二醇单丁醚、1.5-3％葡萄糖、1-1.5％乳酸钠、0.2-0.6％维生素C、1-4％聚乙二醇、0.1-0.8％氟硅酸钠和余量的水，控制温度120-130℃回流反应8-12h，得到添加剂；
S2、按体积比为1∶(5-7)∶(2-4)量取氢氟酸、硝酸和水，混合搅拌均匀，得到基础液；
S3、控制基础液温度在6-9℃，按质量比为(1.5-5)∶100混合添加剂和基础液，得到蚀刻液；
S4，控制蚀刻液温度为6-9℃，放入多晶硅片，反应90-120S，得到蚀刻完毕的硅片。
在酸腐蚀体系中，各相界面之间的张力由硅片本身的性质决定，是常数，若在反应体系中加入表面活性剂，则可以降低溶液表面张力，从而减小浸润角，提高硅片表面的润湿性，这就意味着随着表面活性剂的加入，反应产生的气体将更快地脱离硅表面，从而使多晶硅表面类似金字塔的结构更加均匀。
本发明的多晶硅蚀刻液添加剂及其应用相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的添加剂在加入到蚀刻反应液后能够使反应更加平稳，减缓反应速率，同时可控制硅片的减薄量和控制硅片的反射率，更高效地去除多晶硅片因切割后留下的机械损伤以及表面粘附的杂质；
(2)在蚀刻液中加入本发明的添加剂后能够提高蚀刻液在硅表面的润湿性，使硅片表面在反应过程中产生的气泡能够更快地脱离，从而使多晶硅表面形成结构更均匀的蚀刻孔洞。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
混合5g乙二醇单丁醚、15g葡萄糖、100g乳酸钠、2g维生素C、10g聚乙二醇、1g氟硅酸钠和867g水，控制120℃，回流反应8h，得到蚀刻液添加剂；
量取100L40％质量浓度的氢氟酸、500L50％质量浓度的硝酸和200L水，混合搅拌均匀，得到基础液；
称取15g蚀刻液添加剂和1000g基础液，控制温度为6℃，混合均匀，放入多晶硅片，反应90s，得到蚀刻完毕的硅片。
实施例2
混合20g乙二醇单丁醚、30g葡萄糖、150g乳酸钠、6g维生素C、40g聚乙二醇、8g氟硅酸钠和746g水，控制130℃，回流反应12h，得到蚀刻液添加剂；
量取100L40％质量浓度的氢氟酸、600L50％质量浓度的硝酸和300L水，混合搅拌均匀，得到基础液；
称取50g蚀刻液添加剂和1000g基础液，控制温度为9℃，混合均匀，放入多晶硅片，反应105s，得到蚀刻完毕的硅片。
实施例3
混合10g乙二醇单丁醚、20g葡萄糖、130g乳酸钠、4g维生素C、30g聚乙二醇、5g氟硅酸钠和801g水，控制125℃，回流反应10h，得到蚀刻液添加剂；
量取100L40％质量浓度的氢氟酸、700L50％质量浓度的硝酸和400L水，混合搅拌均匀，得到基础液；
称取30g蚀刻液添加剂和1000g基础液，控制温度为7℃，混合均匀，放入多晶硅片，反应120s，得到蚀刻完毕的硅片。
将本发明的多晶硅蚀刻液添加剂应用于线切割多晶硅片制绒，所得制绒效果如下：
| 分组 | 无添加剂蚀刻 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 反射率/％ | 24.47 | 19.24 | 19.33 | 19.27 |
| 开路电压/V | 0.6489 | 0.6642 | 0.6603 | 0.6642 |
| 短路电压/V | 8.3253 | 8.4284 | 8.5614 | 8.5023 |
| 减薄量/g | 0.42 | 0.34 | 0.25 | 0.28 |
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多晶硅蚀刻液添加剂，其特征在于，包括乙二醇单丁醚、葡萄糖、乳酸钠、维生素C、聚乙二醇、氟硅酸钠和水。
2.如权利要求1所述的一种多晶硅蚀刻液添加剂，其特征在于，按质量百分比为100％计，所述乙二醇单丁醚为0.5-2％，所述葡萄糖为1.5-3％，所述乳酸钠为1-1.5％，所述维生素C为0.2-0.6％，所述聚乙二醇为1-4％，所述氟硅酸钠为0.1-0.8％，余量为水。
3.如权利要求1所述的一种多晶硅蚀刻液添加剂，其特征在于，所述水为去离子水。
4.如权利要求1所述的一种多晶硅蚀刻液添加剂，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为500-2000。
5.用于多晶硅酸蚀刻的蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻液包括权利要求1所述的多晶硅蚀刻液添加剂和基础液，所述多晶硅蚀刻液添加剂与基础液的质量比为(1.5-5)∶100。
6.如权利要求5所述的用于多晶硅酸蚀刻的蚀刻液，其特征在于，所述基础液包括氢氟酸、硝酸和水，所述氢氟酸∶硝酸∶水的体积比为1∶(5-7)∶(2-4)。
7.如权利要求6所述的用于多晶硅酸蚀刻的蚀刻液，其特征在于，所述氢氟酸的质量浓度为40％，所述硝酸的质量浓度为50％。
8.一种应用权利要求1至4中任意一项所述的添加剂进行酸蚀刻的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按质量百分比为100％计，混合0.5-2％乙二醇单丁醚、1.5-3％葡萄糖、1-1.5％乳酸钠、0.2-0.6％维生素C、1-4％聚乙二醇、0.1-0.8％氟硅酸钠和余量的水，控制温度120-130℃回流反应8-12h，得到添加剂；
S2、按体积比为1∶(5-7)∶(2-4)量取氢氟酸、硝酸和水，混合搅拌均匀，得到基础液；
S3、控制基础液温度在6-9℃，按质量比为(1.5-5)∶100混合添加剂和基础液，得到蚀刻液；
S4，控制蚀刻液温度为6-9℃，放入多晶硅片，反应90-120S，得到蚀刻完毕的硅片。
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