CN109680339A - 多晶硅片酸制绒辅助剂及多晶硅片酸制绒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅片酸制绒辅助剂及多晶硅片酸制绒方法，辅助剂按质量含量包括：0.1％～2％的催化剂，所述催化剂为浓度1ppb～0.5ppm的纳米金属颗粒溶液；0.1％～2％的非离子表面活性剂；0.05％～2％的硅烷偶联剂；其余为去离子水。酸制绒方法包括：S1、配置辅助剂；S2、配置酸制绒液，将氢氟酸和硝酸溶于去离子水中得到酸混合溶液，而后将S1中的辅助剂加入酸混合溶液中得到酸制绒液；S3、酸制绒，将多晶硅片放入S2中的酸制绒液中进行制绒。本发明中的辅助剂无毒性，易实施，稳定性好，在酸制绒工艺中具有很好的实际应用价值；通过在酸制绒液中添加辅助剂，能够降低酸制绒多晶硅片的表面反射率，改善了绒面均匀性。
Description
技术领域
本发明属于硅片制绒技术领域，尤其是一种多晶硅片酸制绒辅助剂及多晶硅片酸制绒方法。
背景技术
在全球晶硅太阳电池市场中，多晶硅太阳电池一直以其优异的性价比在全球光伏市场中占据了一半以上的比重，随着金刚线切割技术在多晶硅片厂家的全面导入，预计未来很长一段时间内多晶硅太阳能电池仍将占据晶硅电池产量的50％以上。
在光伏电池生产过程中，硅片制绒对降低表面反射率起着重要的作用，也是提高太阳能电池光电转化效率的有效手段之一。目前多晶硅片的制绒工艺多采用HF-HNO3-H2O体系的酸性溶液进行湿化学腐蚀，该酸性溶液利用硅片表面的各种缺陷进行各向同性腐蚀，从而降低硅片表面反射率。
金刚线切割的硅片表面为不规则凹坑和光滑切割痕组成的混合形貌，表面缺陷分布不均匀，通过常规的HF-HNO3-H2O的制绒工艺无法得到均匀腐蚀的绒面。现有的解决方案主要是通过MCCE黑硅技术或者在酸制绒体系中引入添加剂来解决这个问题。MCCE黑硅技术可以得到更低的反射率和电池效率，但是需要在生产工艺中引入硝酸银和相应的脱银工艺，具有工艺复杂、环保压力大等缺点，而常规酸制绒添加剂又存在反射率难以降低的难题。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种多晶硅片酸制绒辅助剂及多晶硅片酸制绒方法。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种多晶硅片酸制绒辅助剂及多晶硅片酸制绒方法，以降低制绒后硅片表面的反射率。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种多晶硅片酸制绒辅助剂，所述辅助剂按质量含量包括：
0.1％～2％的催化剂，所述催化剂为浓度1ppb～0.5ppm的纳米金属颗粒溶液；
0.1％～2％的非离子表面活性剂；
0.05％～2％的硅烷偶联剂；
其余为去离子水。
作为本发明的进一步改进，所述催化剂为纳米银颗粒溶液，纳米银颗粒的粒径为1nm～100nm。
作为本发明的进一步改进，所述非离子表面活性剂为甜菜碱、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
本发明另一实施例提供的技术方案如下：
一种多晶硅片酸制绒方法，所述方法包括：
S1、配置辅助剂，辅助剂按质量含量包括0.1％～2％的催化剂、0.1％～2％的非离子表面活性剂、0.05％～2％的硅烷偶联剂、其余为去离子水，所述催化剂为浓度1ppb～0.5ppm的纳米金属颗粒溶液；
S2、配置酸制绒液，将氢氟酸和硝酸溶于去离子水中得到酸混合溶液，而后将S1中的辅助剂加入酸混合溶液中得到酸制绒液；
S3、酸制绒，将多晶硅片放入S2中的酸制绒液中进行制绒。
作为本发明的进一步改进，所述催化剂为纳米银颗粒溶液，纳米银颗粒的粒径为1nm～100nm。
作为本发明的进一步改进，所述非离子表面活性剂为甜菜碱、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，辅助剂在酸制绒液中的质量含量为0.5％～1.5％。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，酸混合溶液中氢氟酸的质量含量为10％～45％，硝酸的质量含量为15％～55％。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，制绒温度为5℃～16℃，制绒时间为80s～200s；或制绒温度为8℃～11℃，制绒时间为80s～120s。
作为本发明的进一步改进，所述多晶硅片为金刚线切割的多晶硅片。
本发明的有益效果是：
本发明中的辅助剂无毒性，易实施，稳定性好，在酸制绒工艺中具有很好的实际应用价值；
通过在酸制绒液中添加辅助剂，能够降低酸制绒多晶硅片的表面反射率，改善了绒面均匀性；
酸制绒方法较传统的常规酸制绒酸用量能够降低10％以上，大幅度降低化学品使用成本，同时减少了废水中的氮排放问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明多晶硅片酸制绒方法的具体流程图；
图2为实施例2中添加辅助剂制绒后多晶硅片的扫描电子显微镜图；
图3为对比例中未添加辅助剂制绒后多晶硅片的扫描电子显微镜图；
图4为实施例2和对比例中多晶硅片的反射率对比曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种多晶硅片酸制绒辅助剂，辅助剂按质量含量包括：
0.1％～2％的催化剂，所述催化剂为浓度1ppb～0.5ppm(即1*10-9～0.5*10-6)的纳米金属颗粒溶液；
O.1％～2％的非离子表面活性剂；
0.05％～2％的硅烷偶联剂；
其余为去离子水。
其中，催化剂为纳米银颗粒溶液，纳米银颗粒的粒径为1nm～100nm，优选地纳米银颗粒的粒径为15nm左右。
非离子表面活性剂为甜菜碱、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
参图1所示，本发明还公开了一种多晶硅片酸制绒方法，包括：
S1、配置辅助剂，辅助剂按质量含量包括0.1％～2％的催化剂、0.1％～2％的非离子表面活性剂、0.05％～2％的硅烷偶联剂、其余为去离子水，其中，催化剂为浓度1ppb～0.5ppm的纳米金属颗粒溶液；
S2、配置酸制绒液，将氢氟酸和硝酸溶于去离子水中得到酸混合溶液，而后将S1中的辅助剂加入酸混合溶液中得到酸制绒液；
S3、酸制绒，将多晶硅片放入S2中的酸制绒液中进行制绒。
辅助剂中的催化剂和非离子表面活性剂如上所述。
进一步地，步骤S2中辅助剂在酸制绒液中的质量含量为0.5％～1.5％；酸混合溶液中氢氟酸的质量含量为10％～45％，硝酸的质量含量为15％～55％。
另外，在步骤S3中制绒温度为5℃～16℃，制绒时间为80s～200s；优选地，制绒温度为8℃～11℃，制绒时间为80s～120s。
优选地，本发明中的多晶硅片为金刚线切割的多晶硅片，硅片表面为不规则凹坑和光滑切割痕组成的混合形貌，表面缺陷分布不均匀。当然，本发明中的辅助剂及制绒方法同样适用于其他的多晶硅片。
以下结合具体实施例作进一步说明。
实施例1：
本实施例中的多晶硅片酸制绒辅助剂，按质量含量包括：
1g的催化剂，催化剂为浓度0.5ppm纳米银颗粒溶液，纳米银颗粒的粒径为15nm左右；
0.5g的非离子表面活性剂，非离子表面活性剂为高碳脂肪醇聚氧乙烯醚；
0.2g的硅烷偶联剂；
98.3g的去离子水。
将催化剂、非离子表面活性剂和硅烷偶联剂溶解于去离子水中，即可得到多晶硅片酸制绒辅助剂。
本实施例辅助剂中催化剂的质量含量为1％，非离子表面活性剂的质量含量为0.5％，硅烷偶联剂质量含量为0.2％。
实施例2：
本实施例中的多晶硅片酸制绒方法，包括：
1、配置实施例1中的辅助剂，辅助剂中催化剂的质量含量为1％，非离子表面活性剂的质量含量为0.5％，硅烷偶联剂质量含量为0.2％。
2、配置酸制绒液，将2.4L去离子水、1L质量浓度为49％的氢氟酸、3.6L质量浓度为68％～71％的硝酸，依次加入制绒槽中并搅拌，得到7L酸制绒液，而后加入70mL上述的辅助剂，搅拌均匀。
3、酸制绒，将金刚线切割的多晶硅片放入上述制绒槽内的酸制绒液中进行制绒，制绒温度为10℃，制绒时间为100s。
对比例：
本对比例中的多晶硅片酸制绒方法，包括：
1、配置酸制绒液，将2.4L去离子水、1L质量浓度为49％的氢氟酸、3.6L质量浓度为68％～71％的硝酸，依次加入制绒槽中并搅拌，得到7L酸制绒液。
2、酸制绒：将金刚线切割的多晶硅片放入上述制绒槽内的酸制绒液中进行制绒，制绒温度为10℃，制绒时间为100s。
上述对比例为现有技术中常规酸制绒方法，实施例2为本实施例中的酸制绒方法。
本发明中辅助剂中引入环保型催化剂纳米银颗粒，使得制绒后硅片反射率更低。引入的纳米银颗粒在催化剂中的含量最高为0.5ppm，符合国标关于水污物排放的标准。通过添加辅助剂的制绒液中其纳米银颗粒最高不超过10ppb，在使用过程中无需增加脱银装置，也不会对电池片的开压和电性能有负面影响。
参图2所示为实施例2中添加辅助剂制绒后多晶硅片的扫描电子显微镜图，图3所示为对比例中未添加辅助剂制绒后多晶硅片的扫描电子显微镜图，可以发现，图3中的绒面结构尺寸较大、分布不均，而通过在酸制绒液中加入辅助剂，多晶硅片表面的绒面结构尺寸较小、分布均匀，可见，辅助剂的添加能够提高绒面均匀性。
参图4所示为实施例2和对比例中多晶硅片的反射率对曲线图，可见，实施例2中多晶硅片的反射率明显低于对比例中的多晶硅片，两者在250nm～1100nm的波长范围内反射率的加权平均值分别为24％和32％，即通过辅助剂的添加反射率能够降低8％左右。
应当理解的是，上述实施例以具体数据进行说明，在其他实施例中，催化剂、非离子表面活性剂及硅烷偶联剂可以为本发明所述质量含量范围中的任意含量，同时，制绒温度和制绒时间也不仅限于上述实施例2中的参数，此处不再一一举例进行说明。但经过实验可知，制绒参数相同的情况下，辅助剂均能够改善绒面均匀性，降低多晶硅片的反射率。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明中的辅助剂无毒性，易实施，稳定性好，在酸制绒工艺中具有很好的实际应用价值；
通过在酸制绒液中添加辅助剂，能够降低酸制绒多晶硅片的表面反射率，改善了绒面均匀性；
酸制绒方法较传统的常规酸制绒酸用量能够降低10％以上，大幅度降低化学品使用成本，同时减少了废水中的氮排放问题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种多晶硅片酸制绒辅助剂，其特征在于，所述辅助剂按质量含量包括：
0.1％～2％的催化剂，所述催化剂为浓度1ppb～0.5ppm的纳米金属颗粒溶液；
0.1％～2％的非离子表面活性剂；
0.05％～2％的硅烷偶联剂；
其余为去离子水。
2.根据权利要求1所述的多晶硅片酸制绒辅助剂，其特征在于，所述催化剂为纳米银颗粒溶液，纳米银颗粒的粒径为1nm～100nm。
3.根据权利要求1所述的多晶硅片酸制绒辅助剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为甜菜碱、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
4.一种多晶硅片酸制绒方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、配置辅助剂，辅助剂按质量含量包括0.1％～2％的催化剂、0.1％～2％的非离子表面活性剂、0.05％～2％的硅烷偶联剂、其余为去离子水，所述催化剂为浓度1ppb～0.5ppm的纳米金属颗粒溶液；
S2、配置酸制绒液，将氢氟酸和硝酸溶于去离子水中得到酸混合溶液，而后将S1中的辅助剂加入酸混合溶液中得到酸制绒液；
S3、酸制绒，将多晶硅片放入S2中的酸制绒液中进行制绒。
5.根据权利要求4所述的多晶硅片酸制绒方法，其特征在于，所述催化剂为纳米银颗粒溶液，纳米银颗粒的粒径为1nm～100nm。
6.根据权利要求4所述的多晶硅片酸制绒方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂为甜菜碱、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的多晶硅片酸制绒方法，其特征在于，所述步骤S2中，辅助剂在酸制绒液中的质量含量为0.5％～1.5％。
8.根据权利要求4所述的多晶硅片酸制绒方法，其特征在于，所述步骤S2中，酸混合溶液中氢氟酸的质量含量为10％～45％，硝酸的质量含量为15％～55％。
9.根据权利要求4所述的多晶硅片酸制绒方法，其特征在于，所述步骤S3中，制绒温度为5℃～16℃，制绒时间为80s～200s；或制绒温度为8℃～11℃，制绒时间为80s～120s。
10.根据权利要求4所述的多晶硅片酸制绒方法，其特征在于，所述多晶硅片为金刚线切割的多晶硅片。
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