CN110067028A - 一种用于金刚线切割多晶硅片酸制绒的添加剂及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于金刚线切割多晶硅片酸制绒的添加剂及应用，所述添加剂的组分包括第一添加剂、第二添加剂、第三添加剂、第四添加剂中的一种或多种组合；第一添加剂为聚乙二醇溶液(质量分数为0.5～5％)、聚乙烯醇溶液(质量分数为0.5～5％)和十二烷基苯磺酸溶液(质量分数为0.5～5％)的混合溶液；第二添加剂为亚硝酸钠溶液(质量分数为5～10％)；第三添加剂为磷酸溶液(体积分数为5～10％)；第四添加剂为冰乙酸溶液(体积分数为5～10％)。本发明通过向酸性腐蚀液中添加添加剂，能够控制反应速率、降低多晶硅片与腐蚀液之间的张力、增加润湿性，使腐蚀液更均匀的附着于多晶硅片表面，通过腐蚀获得形貌优良的制绒绒面，绒面腐蚀坑大小在200～500nm之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种添加剂及应用，具体地说是一种用于金刚线切割多晶硅片酸制绒的添加剂及应用。
背景技术
近十年来，太阳能的光热、光电利用已经显示出了非常好的发展势头，为了使太阳能发电真正达到实用水平，需要提高其光电转换效率和降低其生产成本。
目前金刚线切割逐渐取代砂浆切割，金刚线切割作为新兴切割技术具有切割速率快，产生废料少，切割表面损伤层浅等一系列优点。但其也存在一定的技术难题，其切割过程中由于切割线与多晶硅片之间的反复摩擦作用，使得切割后的硅片表面产生约5μm厚度的平行切割纹，这使得传统的酸制绒无法在硅片表面通过各向同性腐蚀获得理想绒面。
而制绒作为生产太阳能电池的一个关键环节，为同时提高光电转换效率和降低生产成本提供了可能性。目前国内已存在许多制绒技术，包括：传统的酸制绒、金属辅助化学刻蚀、反应离子刻蚀、激光处理和光刻等，均可以将电池片的光电转换效率提高至不同的程度。其中除了传统酸制绒和金属辅助化学刻蚀，其余的制绒方法均有制绒设备昂贵，制绒过程复杂等问题，目前无法用于大量生产太阳能电池片。金属辅助化学刻蚀作为近几年制绒的研究热点，制绒之后通过后续的化学处理能够获得纳米级别的绒面结构，这些绒面具有反射率低的特点，对硅太阳能电池的低反射率性能起着重要作用。但由于其反应过程借助贵金属的作用来制得绒面，导致该方法成本相对较高且其废液回收过程相对复杂。而酸制绒作为传统的制绒方法，具有效率高、低成本、制绒工艺简单等一系列优点。最关键的是酸制绒过程与目前国内大部分工厂的生产线相匹配，这使得用于砂浆切割多晶硅片制绒的生产线上设备得以继续投入使用，工厂无需因改进制绒技术而花费大量的设备成本费用。因此截至目前，工业中大量的太阳能电池片生产所用的制绒方法仍为传统的酸制绒。
发明内容
为了得到制绒形貌和性能良好的金刚线切割多晶硅片，本发明提供一种用于金刚线切割多晶硅片的酸制绒的添加剂及应用，该添加剂具有控制反应速率、降低多晶硅片与腐蚀液之间的张力、增加润湿性等效果，最终可改善多晶硅片表面的绒面形貌和降低反射率结果，获得性能更好的多晶硅太阳能电池片。
本发明采用的技术手段如下：
一种用于金刚线切割多晶硅片酸制绒的添加剂，所述添加剂的组分包括第一添加剂、第二添加剂、第三添加剂、第四添加剂中的一种或多种组合；
所述第一添加剂为聚乙二醇溶液、聚乙烯醇溶液和十二烷基苯磺酸溶液的混合溶液；
所述第二添加剂为亚硝酸钠溶液；
所述第三添加剂为磷酸溶液；
所述第四添加剂为冰乙酸溶液。
所述聚乙二醇溶液、所述聚乙烯醇溶液和所述十二烷基苯磺酸溶液均用去离子水配制，且质量分数均为0.5～5％。
所述亚硝酸钠溶液用去离子水配制，且质量分数为5～10％。
所述磷酸溶液用去离子水配制，且体积分数为5～10％。
所述冰乙酸溶液用去离子水配制，且体积分数为5～10％。
本发明还公开了一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，具有如下步骤：
将多晶硅片清洗，待用；
配置酸性腐蚀液，待用；
配置上述所述的添加剂，待用；
量取一定体积配置好的酸性腐蚀液，并向其内添加配置好的添加剂，并搅拌均匀，得到腐蚀液；
将待用多晶硅片侵入腐蚀液中反应，反应时间结束后迅速将多晶硅片从腐蚀液中取出，清洗，并烘干至恒重。
多晶硅片清洗的具体步骤如下：
将多晶硅片依次浸入酒精中超声清洗10～30min(去除多晶硅片表面残留有机物)，浸入去离子水中超声清洗5～10min(去除多晶硅片表面残留酒精)，浸入质量分数为5％的氢氟酸溶液中反应5～30min(去除多晶硅片表面氧化层)，浸入去离子水中超声清洗5～10min(去除多晶硅片表面残留氢氟酸)。
配置的酸性腐蚀液为氢氟酸溶液、硝酸溶液和去离子水的混合溶液，其中，氢氟酸溶液的体积百分含量为5～15％，硝酸溶液的体积百分含量为50～60％，其余为去离子水；
所述氢氟酸溶液的浓度为40wt.％；
所述硝酸溶液的浓度为68wt.％。
所述腐蚀液中，添加剂的各组分与酸性腐蚀液的体积比均为(1～100):1000，且在聚四氟乙烯反应槽中搅拌均匀；
将待用多晶硅片侵入腐蚀液中反应的时间为40～350s，腐蚀液温度控制在5～50℃。
本发明通过向酸性腐蚀液中添加添加剂，能够控制反应速率、降低多晶硅片与腐蚀液之间的张力、增加润湿性，使腐蚀液更均匀的附着于多晶硅片表面，使得腐蚀反应过程产生的气泡变小并快速离开多晶硅片表面，通过腐蚀获得形貌优良的制绒绒面，绒面腐蚀坑大小在200～500nm之间。其反射率在波长350-800nm之间为20％，相较于无添加剂制绒后的绒面，其反射率降低了15％左右。
基于上述理由本发明可在酸制绒等领域广泛推广。
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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的具体实施方式中无添加剂制得的制绒多晶硅片和有添加剂制得的制绒多晶硅片的反射率曲线对比图。
图2是本发明的具体实施方式中有添加剂制得的制绒多晶硅片表面SEM图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。
一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，本实施例中多晶硅片大小为2.5cm×2.5cm，所述制绒方法具有如下步骤：
将多晶硅片浸入酒精中超声清洗10～30min，去除多晶硅片表面残留有机物，后浸入去离子水中超声清洗5～10min去除多晶硅片表面残留酒精，后浸入质量分数为5％的氢氟酸溶液中反应5～30min去除多晶硅片表面氧化层，后取出浸入去离子水中超声清洗5～10min去除多晶硅片表面残留氢氟酸，放入干净的烧杯中待用。
配置酸性腐蚀液：
用氢氟酸溶液、硝酸溶液、去离子水配制酸性腐蚀液，其中，氢氟酸溶液(40wt.％)的体积百分含量为5～15％，硝酸溶液(68wt.％)的体积百分含量为50～60％，其余为去离子水，将配置好的酸腐蚀液密封置于阴凉通风处，待用；
配制添加剂：
配制质量分数为0.5～5％的聚乙二醇溶液、质量分数为0.5～5％的聚乙烯醇溶液和质量分数为0.5～5％的十二烷基苯磺酸溶液的混合溶液，配制质量分数为5～10％的亚硝酸钠溶液，配制体积分数为5～10％的磷酸和配制体积分数为5～10％冰乙酸溶液，将配制好的上述溶液密封置于阴凉通风处，待用。本实施例中，所述添加剂的组分为上述四种溶液中的一种或多种组合，所述添加剂的各组分与酸性腐蚀液的体积比均为(1～100):1000。
上述溶液均用去离子水配制。
用塑料量筒量取一定体积的配制好的酸性腐蚀液置入聚四氟乙烯反应槽中，加入配制好的添加剂，使得添加剂与酸性腐蚀液的体积比为(1～100):1000，搅拌均匀，得到腐蚀液。用镊子将清洗待用的多晶硅片取出，并浸入腐蚀液中反应40～350s，腐蚀液温度控制在5～50℃。反应时间结束后迅速将多晶硅片从腐蚀液中取出，用去离子水冲洗1min，浸入盛有去离子水的烧杯中超声清洗10min去除多晶硅片表面残留的腐蚀液。后取出多晶硅片，放入烘干箱中烘干至恒重。上述添加剂的添加均采用移液枪来完成。从图1可以看出，有添加剂制得的制绒多晶硅片反射率在波长350-800nm之间为20％，相较于无添加剂制绒后的制绒多晶硅片，其反射率降低了15％左右；从图2可以看出，通过腐蚀，有添加剂制得的制绒多晶硅片可获得形貌优良的制绒绒面，绒面腐蚀坑大小在200～500nm之间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种用于金刚线切割多晶硅片酸制绒的添加剂，其特征在于，所述添加剂的组分包括第一添加剂、第二添加剂、第三添加剂、第四添加剂中的一种或多种组合；
所述第一添加剂为聚乙二醇溶液、聚乙烯醇溶液和十二烷基苯磺酸溶液的混合溶液；
所述第二添加剂为亚硝酸钠溶液；
所述第三添加剂为磷酸溶液；
所述第四添加剂为冰乙酸溶液。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述聚乙二醇溶液、所述聚乙烯醇溶液和所述十二烷基苯磺酸溶液均用去离子水配制，且质量分数均为0.5～5％。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述亚硝酸钠溶液用去离子水配制，且质量分数为5～10％。
4.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述磷酸溶液用去离子水配制，且体积分数为5～10％。
5.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述冰乙酸溶液用去离子水配制，且体积分数为5～10％。
6.一种金刚线切割多晶硅片的制绒方法，其特征在于具有如下步骤：
将多晶硅片清洗，待用；
配置酸性腐蚀液，待用；
配置权利要求1-5任一权利要求所述的添加剂，待用；
量取一定体积配置好的酸性腐蚀液，并向其内添加配置好的添加剂，并搅拌均匀，得到腐蚀液；
将待用多晶硅片侵入腐蚀液中反应，反应时间结束后迅速将多晶硅片从腐蚀液中取出，清洗，并烘干至恒重。
7.根据权利要求6所述的制绒方法，其特征在于：多晶硅片清洗的具体步骤如下：
将多晶硅片依次浸入酒精中超声清洗10～30min，浸入去离子水中超声清洗5～10min，浸入质量分数为5％的氢氟酸溶液中反应5～30min，浸入去离子水中超声清洗5～10min。
8.根据权利要求6所述的制绒方法，其特征在于，配置的酸性腐蚀液为氢氟酸溶液、硝酸溶液和去离子水的混合溶液，其中，氢氟酸溶液的体积百分含量为5～15％，硝酸溶液的体积百分含量为50～60％，其余为去离子水；
所述氢氟酸溶液的浓度为40wt.％；
所述硝酸溶液的浓度为68wt.％。
9.根据权利要求6所述的制绒方法，其特征在于，所述腐蚀液中，添加剂的各组分与酸性腐蚀液的体积比均为(1～100):1000，且在聚四氟乙烯反应槽中搅拌均匀；
将待用多晶硅片侵入腐蚀液中反应的时间为40～350s，腐蚀液温度控制在5～50℃。
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