CN111501105B - 一种单晶硅片制绒添加剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶硅片制绒添加剂，其各组分的质量百分含量为：水解聚丙烯腈铵盐0.25%～5%，水解聚丙烯腈钠盐0.25%～5%，均三嗪0.1%～2%，乙醇酸0.5%～5%，乳酸钠1%～5%，甘草酸二钾0.5%～5%，余量为水。在单晶硅片的制绒液中添加本发明的添加剂，能将制绒时间缩短至5min，可大大提高产能，还能得到绒面为不规则多棱锥结构、且反射率低至8%的制绒片，可提高硅片对光的吸收，进而提高硅片的转换效率。

Description

一种单晶硅片制绒添加剂及其应用

技术领域

本发明涉及光伏领域，具体涉及一种单晶硅片制绒添加剂及其应用。

背景技术

近年来，单晶硅太阳能电池在晶体硅太阳能电池中的占比越来越高。各大单晶硅太阳能电池厂商也在不停的进行扩张。在激烈的竞争中，各生产厂家为保持自身在行业内有力的竞争力，都在致力于提高太阳能电池的效率。

在单晶硅太阳能电池的生产工艺中，制绒是必不可少的一个重要步骤。单晶硅制绒是在单晶硅片的表面进行织构化处理，最常用的方法是碱刻蚀，在单晶硅片表面形成密布的类金字塔结构，降低硅片对光的反射率，从而提高硅片对太阳光的吸收率，进而提高光电转换效率。

目前，单晶硅制绒片的制绒反应时间为7～15min，形成的绒面结构都是比较常见的近似于金字塔的四棱锥结构，这种结构由于太规则且对太阳光的反射面偏少，导致反射率偏高，反射率基本在11%～12%。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶硅片制绒添加剂及其应用，在单晶硅片的制绒液中添加本发明的添加剂，能缩短制绒时间，且能得到低反射率的制绒片。

为实现上述目的，本发明提供一种单晶硅片制绒添加剂，其各组分的质量百分含量为：水解聚丙烯腈铵盐0.25%～5%，水解聚丙烯腈钠盐0.25%～5%，均三嗪0.1%～2%，乙醇酸0.5%～5%，乳酸钠1%～5%，甘草酸二钾0.5%～5%，余量为水。

优选的，所述水解聚丙烯腈铵盐的含量与水解聚丙烯腈钠盐的含量相同。

优选的，所述水为去离子水。

本发明还提供一种单晶硅片制绒液，其含有碱溶液和上述制绒添加剂，制绒添加剂与碱溶液的质量比为0.2～2.5:100，碱溶液为无机碱的水溶液。

优选的，所述碱溶液为0.5～2.0wt%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

本发明还提供一种单晶硅片制绒方法，利用上述制绒液对单晶硅片进行表面制绒。

优选的，上述单晶硅片制绒方法，其具体步骤包括：

1）配制制绒添加剂：将质量百分含量为0.25%～5%的水解聚丙烯腈铵盐、0.25%～5%的水解聚丙烯腈钠盐，0.1%～2%的均三嗪，0.5%～5%的乙醇酸，1%～5%的乳酸钠，0.5%～5%的甘草酸二钾加入到余量的水中，混合均匀配成制绒添加剂；

2）配制制绒液：将步骤1）制成的制绒添加剂加到碱溶液中，混合均匀配成制绒液；制绒添加剂与碱溶液的质量比为0.2～2.5:100；碱溶液为无机碱的水溶液；

3）将单晶硅片浸入步骤2）制得的制绒液中进行表面制绒，制绒温度为75～85℃，制绒时间为5～6min。

本发明的优点和有益效果在于：提供一种单晶硅片制绒添加剂及其应用，在单晶硅片的制绒液中添加本发明的添加剂，能将制绒时间缩短至5min，可大大提高产能，还能得到绒面为不规则多棱锥结构、且反射率低至8%的制绒片，可提高硅片对光的吸收，进而提高硅片的转换效率。

采用本发明添加剂制绒产生的绒面结构为不规则多棱锥结构（多棱锥的侧棱/侧面个数大于4，即多棱锥至少为五棱锥），对光的反射面多，因而反射率很低。

本发明制绒添加剂的配方中，水解聚丙烯腈铵盐和水解聚丙烯腈钠盐具有很好的出绒性和一定的脱泡性，作为基底出绒物质；均三嗪和乙醇酸具有调节绒面的作用，通过控制其用量调整可以实现绒面形貌和金字塔上微结构的变化，从而达到降低反射率的作用；乳酸钠和甘草酸二钾作为补充出绒的物质，具有完善绒面和调节制绒外观的功能。

水解聚丙烯腈铵盐和水解聚丙烯腈钠盐，它是由聚丙烯腈废料，经碱性水解而得到的阴离子聚合物，分子链上含有-CONH2、-COO-和-CN等强极性基团，与硅片表面的Si-H键形成强氢键作用，可以很好的吸附在硅片表面，并且由于分子链合适的长度，不会因为分子链过长而对其他物质的吸附有明显的干扰作用，因而具有良好的出绒性能，结合绒面调节作用的均三嗪和乙醇酸，（对比图1和图2可以看出）金字塔的绒面形貌发生了较大的变化，首先塔尖的形貌明显的不同，由于水解聚丙烯腈铵盐和水解聚丙烯腈钠盐分子链的缠绕吸附，反应生成物不能很快速的从硅片表面脱除，从而在塔尖位置形成了不规则的结构，这一结构增加了光的二次反射甚至三次反射过程，因而可以明显的降低反射率；另外，形成的金字塔不是常规的四棱锥结构，而是扭曲的多棱锥结构，一般认为多棱锥结构是金字塔形成过程中的中间态，但是通常情况下中间态存在的时间很短，在制绒完成前不会出现大量的中间态，但是由于本发明的添加剂配方中，基底出绒性稳定性很好，时间窗口宽，加上绒面调节剂的存在，致使中间态停留的时间变长，从而形成了全部为中间态的多棱锥形貌（多棱锥的侧棱/侧面个数大于4，即多棱锥至少为五棱锥），相比常规的四棱锥结构，多棱椎对光的反射率面更多，无论光路从任何方向照射，更多的反射面都会使光具有更多的二次反射和三次反射过程，从而进一步提高硅片对光的吸收，降低反射率。

附图说明

图1是本发明实施例2的绒面形貌；

图2是对比例的绒面形貌。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

将水解聚丙烯腈铵盐0.5质量份，水解聚丙烯腈钠盐5质量份，均三嗪1质量份，乙醇酸2质量份，乳酸钠2质量份，甘草酸二钾2质量份，去离子水87.5质量份混合搅拌均匀配成添加剂溶液；然后在制绒槽体中按照质量比为0.8:1:100依次加入添加剂、氢氧化钠和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；然后放入硅片制绒，制绒温度80℃，反应时间6min。

实施例2

将水解聚丙烯腈铵盐2.5质量份，水解聚丙烯腈钠盐2.5质量份，均三嗪1质量份，乙醇酸2质量份，乳酸钠4质量份，甘草酸二钾4质量份，去离子水84质量份混合搅拌均匀配成添加剂溶液；然后在制绒槽体中按照质量比为0.8:1:100依次加入添加剂、氢氧化钠和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；然后放入硅片制绒，制绒温度80℃，反应时间6min。

实施例3

将水解聚丙烯腈铵盐5质量份，水解聚丙烯腈钠盐0.5质量份，均三嗪1质量份，乙醇酸2质量份，乳酸钠5质量份，甘草酸二钾5质量份，去离子水81.5质量份混合搅拌均匀配成添加剂溶液；然后在制绒槽体中按照质量比为0.8:1:100依次加入添加剂、氢氧化钠和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；然后放入硅片制绒，制绒温度80℃，反应时间6min。

实施例4

将水解聚丙烯腈铵盐2.5质量份，水解聚丙烯腈钠盐2.5质量份，均三嗪1质量份，乙醇酸2质量份，乳酸钠4质量份，甘草酸二钾4质量份，去离子水84质量份混合搅拌均匀配成添加剂溶液；然后在制绒槽体中按照质量比为0.8:1:100依次加入添加剂、氢氧化钠和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；然后放入硅片制绒，制绒温度80℃，反应时间5min。

实施例5

将水解聚丙烯腈铵盐2.5质量份，水解聚丙烯腈钠盐2.5质量份，均三嗪1.5质量份，乙醇酸3质量份，乳酸钠4质量份，甘草酸二钾4质量份，去离子水82.5质量份混合搅拌均匀配成添加剂溶液；然后在制绒槽体中按照质量比为0.8:1:100依次加入添加剂、氢氧化钠和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；然后放入硅片制绒，制绒温度80℃，反应时间6min。

对比例

在制绒槽体中按照质量比为0.8:1:100依次加入制绒用添加剂（常州时创能源股份有限公司生产，产品型号：TS50）、氢氧化钠和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；然后放入硅片制绒，制绒温度80℃，反应时间7min。

对上述各实施例以及对比例所得制绒片进行反射率测试，反射率测试仪器采用NXT Helios-rc反射率测试仪，将硅片的正反面分别测试得到的反射率取平均值作为平均反射率，测试结果如下表所示：

组别	平均反射率
		实施例1	8.86%
实施例2	8.43%
		实施例3	8.79%
实施例4	9.00%
		实施例5	8.00%
对比例	11.45%

对比测试结果可知，本发明添加剂具有明显的降反效果，能大大降低制绒片的反射率。

另外，发明人经研究发现，在添加剂其他组分含量不变的情况下，随着水解聚丙烯腈铵盐和水解聚丙烯腈钠盐的配比的变化，反射率先降低后升高，在两者1：1用量比例的时候达到最低值，所以本发明添加剂优选为水解聚丙烯腈铵盐的含量与水解聚丙烯腈钠盐的含量相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，其各组分的质量百分含量为：水解聚丙烯腈铵盐0.25%～5%，水解聚丙烯腈钠盐0.25%～5%，均三嗪0.1%～2%，乙醇酸0.5%～5%，乳酸钠1%～5%，甘草酸二钾0.5%～5%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，所述水解聚丙烯腈铵盐的含量与水解聚丙烯腈钠盐的含量相同。

3.根据权利要求1或2所述的单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，所述水为去离子水。

4.单晶硅片制绒液，其特征在于，其含有碱溶液和权利要求1至3中任一项所述的制绒添加剂，制绒添加剂与碱溶液的质量比为0.2～2.5:100，碱溶液为无机碱的水溶液；所述碱溶液为0.5～2.0wt%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

5.单晶硅片制绒方法，其特征在于，利用权利要求4所述的制绒液对单晶硅片进行表面制绒。

6.根据权利要求5所述的单晶硅片制绒方法，其特征在于，其具体步骤包括：

1）配制制绒添加剂：将质量百分含量为0.25%～5%的水解聚丙烯腈铵盐、0.25%～5%的水解聚丙烯腈钠盐，0.1%～2%的均三嗪，0.5%～5%的乙醇酸，1%～5%的乳酸钠，0.5%～5%的甘草酸二钾加入到余量的水中，混合均匀配成制绒添加剂；

2）配制制绒液：将步骤1）制成的制绒添加剂加到碱溶液中，混合均匀配成制绒液；制绒添加剂与碱溶液的质量比为0.2～2.5:100；碱溶液为无机碱的水溶液；

3）将单晶硅片浸入步骤2）制得的制绒液中进行表面制绒，制绒温度为75～85℃，制绒时间为5～6min。

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