CN112877784A

CN112877784A - 一种用于硅片碱液制绒的添加剂

Info

Publication number: CN112877784A
Application number: CN201911342501.7A
Authority: CN
Inventors: 王力; 洪育林; 杨文勇
Original assignee: Wuhan Yitian Science & Technology Development Co ltd
Current assignee: Wuhan Yitian Science & Technology Development Co ltd
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-06-01

Abstract

本发明提供一种硅片碱液制绒添加剂，属于光伏技术领域。其各组分质量百分比为：缓冲组分：0.5%‑15%，分散组分；0.5%‑10%,绒面调节组分A：0.1%‑8%，绒面调节组分B:0.01%‑5%，其余为水。所得制绒添加剂可以应用于金刚线切割单晶碱液制绒，也可以应用于金刚线多晶碱液粗制绒。与传统醇类添加组分相比，无毒无挥发，反应速率均匀无花斑，控泡效果优异。可以通过调整绒面调节组分A和B比例控制气泡在硅片表面停留和脱离时间，增强制碱绒效果。单晶应用后硅片光电转化率高。多晶应用后，再结合现有黑硅酸制绒技术，可以提高转化效率。

Description

一种用于硅片碱液制绒的添加剂

技术领域

本发明涉及一种用于硅片碱液制绒的添加剂，属于光伏技术领域，尤其涉及光伏制绒工艺领域。

背景技术

世界各国的经济迅速增长，人类对能源的需求日益増加，导致石油，天然气，煤矿等不可再生资源的迅速短缺，环境污染以及能源短缺已经成为严重制约社会发展的因素。太阳能资源是一种真正的绿色环保能源，因其取之不尽、用之不竭成为人类社会的迫切需要。而将太阳能应用到生活当中的一个重要途径是光伏发电，硅晶片是光伏发电产业最重要的原材料。通过增加硅片表面对光的吸收，不仅可提高晶体硅太阳电池的效率，还可降低晶体硅太阳电池的生产成本。采用化学法制绒技术对硅片表面腐蚀，制造出大小均匀、粗糙度较好和反射率合适的绒面，可有效提高太阳电池的光电转换效率。

对于我国的光伏市场，近些年也发生了巨大的变化，部分企业已经掌握先进的单晶和多晶硅生产工艺，成为全球光伏市场的翘楚。其中在制绒过程中用到的制绒添加剂在单晶和多晶制绒中起到非常重要的作用，一方面辅助制绒工艺，控制反应速率和调整绒面形貌，另一方面解决制绒工艺中的问题，如绒面不均匀，雨点印，花斑等。其中碱制绒是现阶段单晶主要制绒手段，也是多晶黑硅工艺中重要的粗制绒手段。由于反应剧烈，产生大量气泡，如果控制不当会使得硅片出现花斑，腐蚀不足或者过度腐蚀的情况，初始绒面差。如果气泡脱离控制不当会导致硅片上浮或者跳片，都将严重影响制绒工艺。在最初阶段主要用异丙醇、乙醇等小分子醇控制气泡。但这些小分子醇药效时间短，并且异丙醇具有一定毒性，对环境有一定的污染性。因此现在使用无醇添加组分是一种趋势。另外气泡在硅片表面短暂停留，有利调控绒面形貌。单晶硅各向异性，可以利用碱液腐蚀得到金字塔结构。多晶各向同性，单独使用碱腐蚀很难得到绒面。通过控制气泡脱离速度，使得气泡附着地方反应慢，无气泡反应快，从而达到粗制绒的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硅片碱液制绒的添加剂，可以应用于金刚线切割单晶碱液制绒，也可以应用于金刚线多晶碱液粗制绒。与传统醇类添加组分相比，无毒无挥发，反应速率均匀无花斑，控泡效果优异。可以通过调整绒面调节组分A和B比例控制气泡在硅片表面停留和脱离时间，增强制碱绒效果。单晶应用后硅片光电转化率高。多晶应用后，再结合现有黑硅酸制绒技术，可以提高转化效率。本发明的制备工艺简单，适合工业化生产。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明的目的在于提供一种用于硅片碱液制绒的添加剂, 其特征在于，所述各组分重量百分比为：

缓冲组分：0.5%-15%

分散组分；0.5%-10%

绒面调节组分A：0.1%-8%

绒面调节组分B：0.01%-5%

其余为水。

将上述组分按一定比例投入反应釜中混合均匀，即可得到所述硅片碱液制绒的添加剂。

优选地，所述缓冲组分为碳酸钠、硅酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠的一种或多种复配，总用量为0.5%-15%。

优选地，所述分散组分为聚丙烯酸、丙烯酸-马来酸酐共聚物的一种或多种复配。其总用量为0.5%-10%。

优选地，所述绒面调节组分A为木质素磺酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠两种或两种以上，按一定比例组成绒面调节组分A，其总用量为0.1%-8%。绒面调节组分A在一定比例下可以很好的控制硅片表面气泡脱离，同时具有一定控制反应速率作用。

优选地，所述绒面调节组分B为聚乙二醇和聚丙二醇复配。聚乙二醇和聚丙二醇分子量为200、400、800、1000、1500中的一种或多种，其总用量为0.01%-5%。绒面调节组分B通过对应分子量聚乙二醇和聚丙二醇组合，控制泡大小，同时具有一定稳定气泡的作用。

优选地，调节绒面调节组分A和绒面调节组分B的比例，控制气泡脱离速度，可以得到适合单晶的制碱液绒添加剂和多晶制碱液粗绒添加剂。

优选地，所述水为去离子水，总用量70-95%。

具体实施方式

缓冲组分：0.5%-15%

分散组分；0.5%-10%

绒面调节组分A：0.1%-8%

绒面调节组分B：0.01%-5%

其余为水。

所述缓冲组分为碳酸钠、硅酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠的一种或多种复配，总用量为0.5%-15%。优选的为碳酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠，总用量为1%-10%。

所述分散组分为聚丙烯酸、丙烯酸-马来酸酐共聚物的一种或多种复配。其总用量为0.5%-10%，优选的为1%-8%

所述绒面调节组分A为木质素磺酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠两种或两种以上，按一定比例组成绒面调节组分A，总用量为0.1%-8%，优选的其单晶制绒添加剂总用量为1%-7%，其多晶制绒添加剂总用量为0.5%-5%。

所述绒面调节组分B为聚乙二醇和聚丙二醇复配。聚乙二醇和聚丙二醇分子量为200、400、800、1000、1500中的一种或多种，其总用量为0.01%-5%。优选的其单晶制绒添加剂总用量为0.1%-3%，其多晶制绒添加剂总用量为0.02%-1%。

所述调节绒面调节组分A和绒面调节组分B按一定比例组合，可以控制气泡脱离速度，可以得到适合单晶的制碱液绒添加剂和多晶制碱液粗绒添加剂。

所述水为去离子水，总用量70-95%。

下面结合实施例对本发明提供的一种用于硅片碱液制绒的添加剂进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

单晶碱液制绒添加剂：

缓冲组分：6.5%

分散组分；1.5%

绒面调节组分A：4%

绒面调节组分B：0.5%

蒸馏水：87.5%。

工艺步骤如下：

1.将120g氢氧化钾溶于3880g去离子水中，配置得到质量分数为3%的氢氧化钾溶液。

2.在步骤1中的氢氧化钾溶液中按重量添加0.35%实施例1的制绒添加剂。

3.将太阳能电池用单晶硅片浸泡在步骤2中溶液中，制绒温度控制在80-85℃，制绒时间540s。

制绒后反射率为10.17%，表1为实施例1中采用本发明得到多晶硅片各项测试数据，其中电池转化效率为21.37。

表1

Isc	Uoc	FF	IRev2	Rser	Rsh	Eta
							9.124731	0.640812	82.99614	0.398911	0.001626	946.3647	21.37

实施例2

多晶碱液制绒添加剂：

缓冲组分：8%

分散组分；2.5%

绒面调节组分A：2.5%

绒面调节组分B：0.08%

蒸馏水：86.92%。

工艺步骤如下：

1.将280g氢氧化钾溶于3720g去离子水中，配置得到质量分数为7%的氢氧化钾溶液。

2.在步骤1中的氢氧化钾溶液中添加0.3%实施例1的制绒添加剂。

3.将太阳能电池用单晶硅片浸泡在步骤2中溶液中，制绒温度控制在75-80℃，粗制绒时间260s。

4.将步骤3中得到粗制绒硅片按黑硅制绒工艺（镀银-开孔-去银-扩孔）得到多晶制绒硅片。

制绒后反射率为20.47%，表2为实施例1中采用本发明得到多晶硅片各项测试数据，其中电池转化效率为18.84。

表2

Isc	Uoc	FF	IRev2	Rser	Rsh	Eta
							9.013758	0.637935	80.76532	0.285233	0.001315	916.9969	18.84

Claims

1.一种用于硅片碱液制绒的添加剂, 其特征在于，所述硅片碱液制绒的添加组分重量百分比为：

缓冲组分：0.5%-15%

分散组分；0.5%-10%

绒面调节组分A：0.1%-8%

绒面调节组分B：0.01%-5%

其余为水。

2.根据权利要求1所述硅片碱液制绒的添加剂，其特征在于，所述缓冲组分为碳酸钠、硅酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠的一种或多种复配，总用量为0.5%-15%。

3.根据权利要求1所述硅片碱液制绒的添加剂，其特征在于，所述分散组分为聚丙烯酸、丙烯酸-马来酸酐共聚物的一种或多种复配，其总用量为0.5%-10%。

4.根据权利要求1所述硅片碱液制绒的添加剂，其特征在于，所述绒面调节组分A为木质素磺酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠两种或两种以上，按一定比例组成绒面调节组分A，其总用量为0.1%-8%，绒面调节组分A在一定比例下可以很好的控制硅片表面气泡脱离，同时具有一定控制反应速率作用。

5.根据权利要求1所述硅片碱液制绒的添加剂，其特征在于，所述绒面调节组分B为聚乙二醇和聚丙二醇复配，聚乙二醇和聚丙二醇分子量为200、400、800、1000、1500中的一种或多种，其总用量为0.01%-5%，绒面调节组分B通过对应分子量聚乙二醇和聚丙二醇组合，控制泡大小，同时具有一定稳定气泡的作用。

6.根据权利要求4和权利要求5，控制绒面调节组分A和绒面调节组分B的比例，可以得到单晶制绒添加剂和多晶制绒添加剂。

7.根据权利要求1所述硅片碱液制绒的添加剂，其特征在于，所述水为去离子水，总用量70-95%。