CN112251817B - 倒金字塔辅助制绒添加剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倒金字塔辅助制绒添加剂及其应用，其中倒金字塔辅助制绒添加剂的主要成分为银离子、柠檬酸钠、氟硅酸、乙二胺四乙酸，余量为水。本发明提供的一种倒金字塔制绒液，其含有酸性制绒液和上述倒金字塔辅助制绒添加剂。本发明提供的一种硅片制绒方法，其利用上述倒金字塔制绒液对硅片进行表面制绒得到倒金字塔绒面结构。在制绒液中添加本发明的倒金字塔辅助制绒添加剂，可加快反应，增加起绒点，有效消除金刚线切割线痕对倒金字塔制绒的影响，得到更加均匀、密集的倒金字塔绒面结构，进而降低反射率，提高电池效率，利于广泛推广应用。
Description
技术领域
本发明属于制绒添加剂技术领域，具体涉及一种倒金字塔辅助制绒添加剂及其应用。
背景技术
降本增效一直是光伏行业永恒不变的主题。为了提高晶硅太阳电池片的性能和效率，需要在晶硅片表面制作绒面，有效的绒面结构可以使得入射太阳光在硅片表面进行多次反射和折射，不仅显著降低了硅片或电池的反射率，而且改变入射光在硅中的前进方向，延长了光程，从而增加了硅片对红外光的吸收率。
其中，倒金字塔绒面结构凭借着优异的陷光能力及良好的钝化效果，成为光伏行业的新宠。目前，制备倒金字塔绒面结构主要的方法为金属铜催化刻蚀方法。由于铜离子本身的催化能力较弱，对硅片衬底有一定的选择性，使得该种方法在倒金字塔绒面结构的过程中需要额外增加对硅片表面的处理步骤。
另外，近年来迅速发展起来的金刚线切片技术，为光伏行业带来一场重大变革，其极大降低了光伏制造成本。但是，金刚线切片与砂浆切片相比，切割线痕严重，切硅片表面存在的非晶硅层会严重影响铜的催化能力，使得最终形成的倒金字塔结构容易合并，而倒金字塔结构合并的地方往往都是尖刺密集之处，制备成电池后就是严重的漏电中心。
因此，需要一种辅助添加剂来有效增加铜的活性，减少倒金字塔结构的合并，同时减少对硅片表面的处理手段，达到降本增效的目的。
发明内容
针对上述的不足，本发明目的在于，提供一种倒金字塔辅助制绒添加剂及其应用。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
一种倒金字塔辅助制绒添加剂，其各组分的质量百分含量为：银离子1～3％，柠檬酸钠5～10％，乙二胺四乙酸1～10％，氟硅酸3～10％，余量为水。
作为本发明的一种改进，所述银离子为硝酸银、氟化银、硫酸银中的一种或多种。
作为本发明的一种改进，所述水为去离子水。
一种倒金字塔制绒液，其含有上述的倒金字塔辅助制绒添加剂和酸性制绒液，所述倒金字塔辅助制绒添加剂与酸性制绒液的体积比为0.006～0.06：1000。
所述酸性制绒液含有浓度为0.1mmol/L～200.0mmol/L的铜离子、浓度为0.5mol/L～10.0mol/L的氟离子和浓度为0.1mol/L～5.0mol/L的氧化剂，能够将硅片中的硅氧化为氧化硅和将铜氧化为铜离子。
一种硅片制绒方法，应用上述所述的倒金字塔制绒液对硅片进行表面制绒，在硅片的表面形成均匀、密集的倒金字塔绒面结构。其具体包括以下步骤：
(1)制备倒金字塔辅助制绒添加剂，将质量百分含量的1～3％的银离子、1～10％的柠檬酸钠、1～10％的乙二胺四乙酸、3～10％的氟硅酸配置到余量的水中，待混合均匀后制得倒金字塔辅助制绒添加剂；所述水为去离子水；
(2)将所述倒金字塔辅助制绒添加剂到酸性制绒液中，待混合均匀后制得倒金字塔制绒液；所述倒金字塔辅助制绒添加剂与酸性制绒液的体积比为0.006～0.06：1000。其中所述酸性制绒液含有浓度为0.1mmol/L～200.0mmol/L的铜离子、浓度为0.5mol/L～10.0mol/L的氟离子和浓度为0.1mol/L～5.0mol/L的氧化剂，能够将硅片中的硅氧化为氧化硅和将铜氧化为铜离子。
(3)将倒金字塔制绒液对硅片的表面进行制绒，反应温度为20～50℃，反应时间为60～720s。
本发明的有益效果为：本发明提供的倒金字塔辅助制绒添加剂的配方合理，易于配制，能减少倒金字塔结构的合并，同时减少对硅片表面的处理手段，达到降本增效的目的；通过在酸性制绒液中添加所述的倒金字塔辅助制绒添加剂，可以有效加快反应速率，同时增加起绒点，可以有效消除金刚线切割线痕对倒金字塔制绒的影响，得到更加均匀、密集的倒金字塔绒面结构，进而降低反射率，提高电池效率。同时，此添加剂可以有效减少倒金字塔制绒工艺步骤，无需预处理，可以有效降低生产成本；而且所述的倒金字塔辅助制绒添加剂中的银的耗量非常少，但是有效巧妙的利用了银很强的催化能力，可以迅速在硅片表面产生起绒点；由于制绒液使用的添加剂量非常少，因此银构不成主要的刻蚀中心，但银产生的有效起绒点却可以极大加速铜的催化能力；另外，柠檬酸钠、乙二胺四乙酸对Ca、Mg、Fe、Co等金属离子具有很强的络合作用，大大减少溶液中微量杂质对Cu、Ag主要离子催化刻蚀行为的干扰；氟硅酸可以改变溶液的表面张力，有助于反应产生的气泡排除表面，减弱线痕对反应的影响；综合以上三者的配合，可以有效消除金刚线线痕对制绒的影响，得到均匀、密集的倒金字塔结构，随之倒金字塔合并结构的减少，使得表面尖刺减少，进而极大降低漏电中心，提升电池效率。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是未添加本发明的倒金字塔辅助制绒添加剂得到的硅片表面制绒倒金字塔SEM图。
图2是添加本发明的倒金字塔辅助制绒添加剂得到的硅片表面制绒倒金字塔SEM图。
图3为是否添加本发明的倒金字塔辅助制绒添加剂得到的倒金字塔制绒后硅片的反射率对比图。
具体实施方式
实施例1：
(1)制备倒金字塔辅助制绒添加剂，将质量百分含量的1％的银离子、6％的柠檬酸钠、8％的乙二胺四乙酸、10％的氟硅酸配置到75％的去离子水中，待混合均匀后制得倒金字塔辅助制绒添加剂；所述银离子为硝酸银；
(2)将所述倒金字塔辅助制绒添加剂到酸性制绒液中，待混合均匀后制得倒金字塔制绒液；所述倒金字塔辅助制绒添加剂与酸性制绒液的体积比为0.006：1000。其中所述酸性制绒液含有浓度为0.1mmol/L的铜离子、浓度为10mol/L的氟离子和浓度为0.1mol/L的氧化剂，能够将硅片中的硅氧化为氧化硅和将铜氧化为铜离子。
(3)将倒金字塔制绒液对硅片的表面进行制绒，反应温度为50℃，反应时间为600s。
实施例2：
(1)制备倒金字塔辅助制绒添加剂，将质量百分含量的2％的银离子、10％的柠檬酸钠、1％的乙二胺四乙酸、6％的氟硅酸配置到81％的去离子水中，待混合均匀后制得倒金字塔辅助制绒添加剂；所述银离子为氟化银；
(2)将所述倒金字塔辅助制绒添加剂到酸性制绒液中，待混合均匀后制得倒金字塔制绒液；所述倒金字塔辅助制绒添加剂与酸性制绒液的体积比为0.01：1000。其中所述酸性制绒液含有浓度为100.0mmol/L的铜离子、浓度为5mol/L的氟离子和浓度为3mol/L的氧化剂，能够将硅片中的硅氧化为氧化硅和将铜氧化为铜离子。
(3)将倒金字塔制绒液对硅片的表面进行制绒，反应温度为25℃，反应时间为500s。
实施例3：
(1)制备倒金字塔辅助制绒添加剂，将质量百分含量的3％的银离子、5％的柠檬酸钠、10％的乙二胺四乙酸、3％的氟硅酸配置到79％的去离子水中，待混合均匀后制得倒金字塔辅助制绒添加剂；所述银离子为硫酸银；
(2)将所述倒金字塔辅助制绒添加剂到酸性制绒液中，待混合均匀后制得倒金字塔制绒液；所述倒金字塔辅助制绒添加剂与酸性制绒液的体积比为0.06：1000。其中所述酸性制绒液含有浓度为200.0mmol/L的铜离子、浓度为0.5mol/L的氟离子和浓度为5mol/L的氧化剂，能够将硅片中的硅氧化为氧化硅和将铜氧化为铜离子。
(3)将倒金字塔制绒液对硅片的表面进行制绒，反应温度为50℃，反应时间为60s。
实施例4：
(1)制备倒金字塔辅助制绒添加剂，将质量百分含量的2％的银离子、8％的柠檬酸钠、5％的乙二胺四乙酸、5％的氟硅酸配置到80％的去离子水中，待混合均匀后制得倒金字塔辅助制绒添加剂；所述银离子为硝酸银、氟化银和硫酸银混合；
(2)将所述倒金字塔辅助制绒添加剂到酸性制绒液中，待混合均匀后制得倒金字塔制绒液；所述倒金字塔辅助制绒添加剂与酸性制绒液的体积比为0.05：1000。其中所述酸性制绒液含有浓度为120.0mmol/L的铜离子、浓度为8mol/L的氟离子和浓度为2mol/L的氧化剂，能够将硅片中的硅氧化为氧化硅和将铜氧化为铜离子。
(3)将倒金字塔制绒液对硅片的表面进行制绒，反应温度为30℃，反应时间为720s。
实施例5：
(1)制备倒金字塔辅助制绒添加剂，将质量百分含量的1％的银离子、3％的柠檬酸钠、3％的乙二胺四乙酸、4％的氟硅酸配置到89％的去离子水中，待混合均匀后制得倒金字塔辅助制绒添加剂；
(2)将所述倒金字塔辅助制绒添加剂到酸性制绒液中，待混合均匀后制得倒金字塔制绒液；所述倒金字塔辅助制绒添加剂与酸性制绒液的体积比为0.03：1000。其中所述酸性制绒液含有浓度为150.0mmol/L的铜离子、浓度为7mol/L的氟离子和浓度为4mol/L的氧化剂，能够将硅片中的硅氧化为氧化硅和将铜氧化为铜离子。
(3)将倒金字塔制绒液对硅片的表面进行制绒，反应温度为45℃，反应时间为300s。
上述实施例仅为本发明较好的实施方式，本发明不能一一列举出全部的实施方式，凡采用上述实施例之一的技术方案，或根据上述实施例所做的等同变化，均在本发明保护范围内。
添加本发明的倒金字塔辅助制绒添加剂得到的硅片表面制绒倒金字塔SEM如图2所示；而未添加本发明的倒金字塔辅助制绒添加剂得到的硅片表面制绒倒金字塔SEM如图1所示。两者的反射率对比如图3所示。对比发现，使用本发明的倒金字塔制绒辅助添加剂可以使制绒后反射率降低1％左右。
是否使用本发明的倒金字塔辅助制绒添加剂(简称本添加剂)的倒金字塔电池片效率对比如表1所示。对比发现，使用本添加剂后，由于结构均匀性的明显改善，使得最终的电池效率有0.1％的提升。
表1：
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制，采用与其相同或相似方法及组分而得到的其它添加剂及其应用，均在本发明保护范围内。
Claims (2)
1.一种倒金字塔制绒液，其特征在于，其含有倒金字塔辅助制绒添加剂和酸性制绒液，所述倒金字塔辅助制绒添加剂与酸性制绒液的体积比为0.006～0.06：1000；
所述酸性制绒液含有浓度为0.1mmol/L～200.0mmol/L的铜离子、浓度为0.5mol/L～10.0mol/L的氟离子和浓度为0.1mol/L～5.0mol/L的氧化剂；
所述倒金字塔辅助制绒添加剂的组分质量百分含量为：银离子1～3%，柠檬酸钠5～10%，乙二胺四乙酸1～10%，氟硅酸 3～10%，余量为水；
所述银离子为硝酸银、氟化银、硫酸银中的一种或多种；
所述水为去离子水。
2.一种硅片制绒方法，其特征在于，应用权利要求1所述的倒金字塔制绒液对硅片进行表面制绒，消除金刚线切割线痕对倒金字塔制绒的影响，在硅片的表面形成均匀、密集的倒金字塔绒面结构；
其具体包括以下步骤：
（1）制备倒金字塔辅助制绒添加剂，将质量百分含量的1～3%的银离子、5～10%的柠檬酸钠、1～10%的乙二胺四乙酸、3～10%的氟硅酸配置到余量的水中，待混合均匀后制得倒金字塔辅助制绒添加剂；
（2）将所述倒金字塔辅助制绒添加剂添加到酸性制绒液中，待混合均匀后制得倒金字塔制绒液；
（3）将倒金字塔制绒液对硅片的表面进行制绒，反应温度为20～50℃，反应时间为60～720s；
所述倒金字塔辅助制绒添加剂与酸性制绒液的体积比为0.006～0.06：1000；
所述酸性制绒液含有浓度为0.1mmol/L～200.0mmol/L的铜离子、浓度为0.5mol/L～10.0mol/L的氟离子和浓度为0.1mol/L～5.0mol/L的氧化剂；
所述水为去离子水。
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