CN110644049A - 金刚线多晶硅片制绒添加剂及金刚线多晶硅片制绒刻蚀液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚线多晶硅片制绒添加剂，以及使用该添加剂的多晶硅片制绒刻蚀液。所述金刚线多晶硅片制绒添加剂包括：低粘度低稳泡组分，高粘度高稳泡组分和去离子水；所述低粘度低稳泡组分包括草酸、酒石酸、柠檬酸、可溶性柠檬酸盐、异构醇醚和季铵盐阳离子表面活性剂；所述高粘度高稳泡组分包括聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、吉米奇类季铵盐阳离子表面活性剂。使用本发明提出的制绒添加剂，能够对金刚线硅片绒面微观结构进行调制处理，有效降低金刚线多晶硅片反射率，提高陷光效应，进而提高太阳能光伏转换效率，降低度电发电成本。
Description
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体来说涉及一种金刚线多晶硅片制绒添加剂，以及一种使用该金刚线多晶硅片制绒添加剂的金刚线多晶硅片制绒刻蚀液。
背景技术
目前，在太阳能光伏发电技术中，如何降本增效是光伏制造和应用中永恒的话题。对金刚线多晶硅片而言，常规制绒工艺制备的产品反射率过高，无法满足对电池效率的要求，为此必须开发专用的添加剂，开发新的制绒工艺，才能保证在高转换效率的基础上，降低硅片的成本。随着技术的发展，很多本领域技术人员尝试通过在金刚线多晶硅片制绒刻蚀液中添加适当的辅助成分，对腐蚀过程进行主动干预调制，以期获得更低的反射率。其中，申请号为201310049552.7的中国发明专利提出用聚乙烯醇、聚乙二醇和去离子水作为配方，配制金刚线多晶硅片制绒添加剂。但实际使用中，这种方案与现有技术所起到的作用和效果类似。而申请号为201710436656 .1的发明专利提到了一种用添加剂的方法进行金刚线切割硅片的制绒腐蚀工艺。该专利未公开具体的添加剂配方，因而无法了解作用原理。但从公布的结果来看，使用添加剂进行制绒工艺的调制是金刚线多晶硅片必需的。而在另一篇申请号为201610186857.6的专利文献中，发明人公开了在硅片制绒之前进行清洗和热处理的技术方案。通过适当的预处理工艺来增加表面裂纹深度和密度，从而有利于腐蚀坑的形成。但从实际生产过程来看，上述技术方案不但增加了工艺成本，而且对腐蚀效果的促进作用也很有限，故该方案无法大规模推广。因此，如何开发出一种新的金刚线多晶硅片制绒刻蚀液，在制绒刻蚀的加工过程中在金刚线多晶硅片的表面形成大小适中的腐蚀坑，有效降低金刚线多晶硅片在可见光的波长尺度内的反射率，提高陷光效应，进而提高太阳能光伏转换效率，降低加工成本，是本领域技术人员需要研究的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种金刚线多晶硅片制绒添加剂，能够有效降低金刚线多晶硅片反射率，提高陷光效应，进而提高太阳能光伏转换效率，降低度电发电成本。
其采用的具体技术方案如下：
一种金刚线多晶硅片制绒添加剂，其包括：低粘度低稳泡组分，高粘度高稳泡组分和去离子水；低粘度低稳泡组分包括草酸、酒石酸、异构醇醚、柠檬酸、可溶性柠檬酸盐和季铵盐阳离子表面活性剂中的一种或几种的组合；高粘度高稳泡组分包括聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、吉米奇类季铵盐阳离子表面活性剂中的一种或几种的组合。
上述金刚线多晶硅片制绒添加剂，其特征在于由下述按质量百分比计的原料组成：低粘度低稳泡组分0.5-10%，高粘度高稳泡组分0.1%-2%，其余为去离子水。
通过采用这种技术方案：以低粘度低稳泡组分在金刚线多晶硅片表面形成孔径较小但深度较深的腐蚀孔。同时，以高粘度高稳泡组分在金刚线多晶硅片表面形成孔径较大但深度较浅的腐蚀孔。由此，通过将具有不同特征功能的组分进行复核调配，在蚀刻加工过程中对金刚线多晶硅片的绒面微观结构进行调制处理，从而显著降低可见光区尤其是紫外到短波可见光区的反射率，提高陷光效应，进而提高太阳电池的转换效率。
本发明还公开了一种使用上述金刚线多晶硅片制绒添加剂的金刚线多晶硅片制绒刻蚀液，其包括：氢氟酸、硝酸、去离子水和上述金刚线多晶硅片制绒添加剂。其中，所述氢氟酸、硝酸和电子级纯水的质量比例为1：（2.8-3.2）：（1.6-1.9）。
优选的是，在上述金刚线多晶硅片制绒刻蚀液中：所述金刚线多晶硅片制绒添加剂的体积比占1%-2%。
更优选的是，上述金刚线多晶硅片制绒刻蚀液的使用温度为3-12℃。
与现有技术相比，本发明能够有效降低金刚线多晶硅片反射率，提高陷光效应，进而提高太阳转换效率，降低度电发电成本。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合各个实施例作进一步描述。
实施例1：
采用本发明所提供的技术方案对金刚线多晶硅片进行制绒加工的步骤如下：
S1：金刚线多晶硅片制绒添加剂调配：取少量电阻率为18MΩ的纯水，一边搅拌，一边加入吉米奇类季铵盐阳离子表面活性剂进行预溶解。同时，另取少量电阻率为18MΩ的纯水，一边搅拌，一边加入酒石酸和异构醇醚预溶解。最后将两种溶液混合配制成添加剂。加入的有效成分的质量按照最终浓度计算：吉米奇类季铵盐阳离子表面活性剂浓度为0.5%，酒石酸为5%，异构醇醚为2%。
S2：配制酸性腐蚀液：酸性腐蚀液的配制比例为HF：H2O：HNO3=1：1.8:3。其中HF为浓度49%的市售电子级氢氟酸，H2O为18MΩ的电子级纯水，HNO3为浓度68%的市售电子级硝酸。
S3：制绒加工：将上述酸性腐蚀液中加入适量硅片进行预先反应，其后，加入前述配好的添加剂，添加量在体积比1.5%，搅拌混合均匀。将腐蚀液置于低温环境中，冷却至5-7℃后置于通风橱。将金刚线多晶硅片水平浸入上述酸性腐蚀液，使其一边反应，一边平行移动硅片，硅片应始终浸没于液面下1cm左右，模拟产线上的实际生产状态，反应时间为80-100s，硅片双面腐蚀减重量在0.16-0.22g。
经检测，实施例1的制绒后的金刚线切割多晶硅片表面反射率为20.5%。
实施例2：
S1：金刚线多晶硅片制绒添加剂调配：取少量电阻率为18MΩ的纯水，一边搅拌，一边加入柠檬酸。同时，另取少量电阻率为18MΩ的纯水，一边搅拌，一边加入聚乙二醇及季铵盐阳离子表面活性剂。最后得到的添加剂中柠檬酸为3%，季铵盐阳离子表面活性剂浓度为0.5%，聚乙二醇为1%。
S2：配制酸性腐蚀液：酸性腐蚀液的配制比例为HF：H2O：HNO3=1：1.8：3.0。其中HF为浓度49%的市售电子级氢氟酸，H2O为18MΩ的电子级纯水，HNO3为浓度68%的市售电子级硝酸。
S3：制绒加工：上述酸性腐蚀液中加入适量硅片进行预先反应，其后加入前述配好的添加剂，添加量体积比为1.5%，搅拌混合均匀。将腐蚀液置于低温环境中，冷却至5-7℃后置于通风橱。将金刚线多晶硅片水平浸入上述酸性腐蚀液，使其一边反应，一边平行移动硅片，硅片应始终浸没于液面下1cm左右，模拟产线上的实际生产状态，反应时间为80-100s，硅片双面腐蚀的减重量在0.16-0.22g。
经检测，制绒后的金刚线切割多晶硅片表面反射率为21.0%。绒面尺寸大小及分布均比常规制绒更佳。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种金刚线多晶硅片制绒添加剂，其特征在于包括：低粘度低稳泡组分，高粘度高稳泡组分和去离子水；
所述低粘度低稳泡组分包括草酸、酒石酸、异构醇醚、柠檬酸、可溶性柠檬酸盐和季铵盐阳离子表面活性剂中的一种或几种；
所述高粘度高稳泡组分包括聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、吉米奇类季铵盐阳离子表面活性剂中的一种或几种。
2.如权利要求1所述金刚线多晶硅片制绒添加剂，其特征在于由下述按质量百分比计的原料组成：
低粘度低稳泡组分 0.5-10%
高粘度高稳泡组分 0.1%-2%
其余为去离子水。
3.一种金刚线多晶硅片制绒刻蚀液，其特征在于包括：氢氟酸、硝酸、电子级纯水和如权利要求1或2所述金刚线多晶硅片制绒添加剂；所述氢氟酸、硝酸和电子级纯水的质量比例为1：(2.8-3.2)：(1.6-1.9)。
4.如权利要求3所述金刚线多晶硅片制绒刻蚀液，其特征在于：所述金刚线多晶硅片制绒添加剂的体积比占金刚线多晶硅片制绒刻蚀液的1%-2%。
5.如权利要求3所述金刚线多晶硅片制绒刻蚀液，其特征在于：所述金刚线多晶硅片清洗刻蚀液的液温为3-12℃。
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