CN114481332A - 一种低减重单晶硅片制绒添加剂、制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低减重单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，按重量百分比包括如下组分：糖类0.1%‑10%、醇类0.001%‑1%、缓蚀剂0.001%‑1%，分散剂0.05%‑5%、无机盐0.01%‑1%、表面活性剂0.001%‑0.5%、碱0.01%‑1%，余量为水。本发明利用低减重单晶硅片制绒添加剂在单晶硅表面制绒。利用本发明制备的低减重单晶硅片制绒添加剂在单晶硅表面制绒时，减重小，后续高温工序不易出现弓片，有利于薄片和大尺寸单晶硅片的推广；减重低，对应碱的耗量低，可以降低成本；减重低，反应产物硅酸盐产生量低，可以提升制绒添加剂的寿命。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种低减重单晶硅片制绒添加剂、制备方法及其用途。
背景技术
目前，在单晶硅太阳能电池生产过程中，单晶硅片制绒工序使用KOH或NaOH对硅片表面进行腐蚀，利用各向异性的原理制备出金字塔绒面结构，这种方式因成本低、操作简单、效率高等优点被普遍使用。
硅和KOH反应：Si+KOH+H20==K2SiO3+H2，早期使用KOH和异丙醇（IPA）作为制绒液，IPA起到降低溶液表面张力、协助反应产物H2泡快速脱离和络合反应产物硅酸盐，但是IPA存在用量大（5%-10%），易挥发，对环境有害、反射率仍偏高（12%-14%）等缺点，现在已经更换为添加量较小（0.4%-1%）的制绒添加剂，早期因为切割后单晶硅片表面损伤层较大（5-10um），制绒工序需要匹配较大的腐蚀减重0.4-0.7g，需要将损伤层腐蚀彻底再在单晶硅片表面制备出金字塔绒面结构，现在随着切割技术的提升，切割后单晶硅片的表面损伤层已降至3um左右，单晶硅片厚度也从早期的200-220um降至目前的150-170um，制绒工序需要匹配低减重，否则制绒后单晶硅片太薄，在后续高温工序中容易出现弓片，造成单晶硅太阳能电池生产过程中的碎片率提升，造成极大的成本损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低减重单晶硅片制绒添加剂、制备方法及其用途，制备的低减重单晶硅片制绒添加剂能够达到减重低、金字塔尺寸均匀、数量多、反射率低等效果。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种低减重单晶硅片制绒添加剂，按重量百分比包括如下组分：糖类0.1%-10%、醇类0.001%-1%、缓蚀剂0.001%-1%，分散剂0.05%-5%、无机盐0.01%-1%、表面活性剂0.001%-0.5%、碱0.01%-1%，余量为水。
其中，所述糖类是环糊精、羧甲基淀粉钠、羟丙基淀粉钠、葡聚糖、明胶中的一种或几种混合；
所述醇类是聚乙二醇200-1000，聚丙二醇200-1000中的一种或几种混合。
其中，所述缓蚀剂是聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、腐植酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种混合。
其中，所述分散剂是木质素磺酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、葡萄糖酸钠、羟基乙叉二磷酸四钠、乙二胺四亚甲基膦酸钠中的一种或几种混合。
其中，所述无机盐是氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种混合。
其中，所述表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磷酸钠中的一种或几种混合。
其中，所述碱是氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种混合。
本发明还提供一种低减重单晶硅片制绒添加剂的制备方法，按重量百分比将糖类、醇类、缓蚀剂、分散剂、无机盐、表面活性剂和碱加入去离子水中，混合均匀配制成制绒添加剂溶液；其中，各组分的重量百分比如下：
糖类 0.1%-10%；
醇类 0.001%-1%；
缓冲剂 0.001%-1%；
分散剂 0.05%-5%；
无机盐 0.01%-1%；
表面活性剂 0.001%-0.5%；
碱 0.01-1%；
去离子水 定量至100g。
本发明还提供一种低减重单晶硅片制绒添加剂的用途，用于在单晶硅表面制绒。
利用所述的低减重单晶硅片制绒添加剂在单晶硅表面制绒包括如下步骤：
S1、制绒添加剂配制：按重量百分比将糖类、醇类、缓蚀剂、分散剂、无机盐、表面活性剂和碱加入去离子水中，混合均匀配制成制绒添加剂溶液；
S2、制绒液配制：将3-6g制绒添加剂加入到1L的0.2-2%KOH溶液中，得到制绒液；
S3、制绒：将切割后的单晶硅片清洗后浸入制绒液中，制绒时间150-800s，制绒温度70-85℃。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
利用本发明制备的低减重单晶硅片制绒添加剂在单晶硅表面制绒时，减重小，后续高温工序不易出现弓片，有利于薄片和大尺寸单晶硅片的推广；减重低，对应碱的耗量低，可以降低成本；减重低，反应产物硅酸盐产生量低，可以提升制绒添加剂的寿命。
附图说明
图1为本发明中单晶硅片制绒后表面SEM图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种低减重单晶硅片制绒添加剂，按重量百分比包括如下组分：糖类0.1%-10%、醇类0.001%-1%、缓蚀剂0.001%-1%，分散剂0.05%-5%、无机盐0.01%-1%、表面活性剂0.001%-0.5%、碱0.01%-1%，余量为水。
优选的，所述糖类是环糊精、羧甲基淀粉钠、羟丙基淀粉钠、葡聚糖、明胶中的一种或几种混合；
所述醇类是聚乙二醇200-1000，聚丙二醇200-1000中的一种或几种混合。
所述缓蚀剂是聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、腐植酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种混合。
所述分散剂是木质素磺酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、葡萄糖酸钠、羟基乙叉二磷酸四钠、乙二胺四亚甲基膦酸钠中的一种或几种混合。
所述无机盐是氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种混合。
所述表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磷酸钠中的一种或几种混合。
所述碱是氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种混合。
本发明还提供一种低减重单晶硅片制绒添加剂的制备方法，按重量百分比将糖类、醇类、缓蚀剂、分散剂、无机盐、表面活性剂和碱加入去离子水中，混合均匀配制成制绒添加剂溶液；其中，各组分的重量百分比如下：
糖类 0.1%-10%；
醇类 0.001%-1%；
缓冲剂 0.001%-1%；
分散剂 0.05%-5%；
无机盐 0.01%-1%；
表面活性剂 0.001%-0.5%；
碱 0.01-1%；
去离子水 定量至100g。
本发明还提供一种低减重单晶硅片制绒添加剂的用途，用于在单晶硅表面制绒。
利用低减重单晶硅片制绒添加剂在单晶硅表面制绒的方法为：制备的低减重单晶硅片制绒添加剂与碱液混溶，得到低减重制绒腐蚀液，所述制绒添加剂质量占碱液的0.2%-1%，所述碱液浓度为0.2%-2%，所述制绒腐蚀液的制绒时间是150-800s，制绒温度为70-85℃。
详细步骤如下：
S1、制绒添加剂配制：按重量百分比将糖类、醇类、缓蚀剂、分散剂、无机盐、表面活性剂和碱加入去离子水中，混合均匀配制成制绒添加剂溶液；
S2、制绒液配制：将3-6g制绒添加剂加入到1L的0.5%KOH溶液中，得到制绒液；
S3、制绒：将切割后的单晶硅片清洗后浸入制绒液中，制绒时间150-800s，制绒温度70-85℃。
单晶硅片制绒后表面SEM图如图1所示。
下面结合几个具体实施例进一步阐述本发明的技术方案。
实施例1
采用如下制绒工艺步骤：
制绒添加剂配制：将2g羟丙基淀粉钠、0.2g聚乙二醇400、0.2g聚乙烯醇、0.5g木质素磺酸钠、0.5g氯化钠、0.03g十二烷基硫酸钠、1g氢氧化钠加入去离子水中，混合均匀配制成100g制绒添加剂溶液。
制绒液配制：将4g制绒添加剂加入到1L的0.5%KOH溶液中，得到制绒液。
制绒：将切割后单晶硅片清洗后浸入制绒液中，制绒时间300s，制绒温度82℃。
实施例2
采用如下制绒工艺步骤：
制绒添加剂配制：将1.5g环糊精、0.5g聚丙二醇200、0.2g聚丙烯酸钠、0.5g硅酸钠、0.2g硫酸钠、0.025g十二烷基苯磺酸钠、1g氢氧化钠加入去离子水中，混合均匀配制成100g制绒添加剂溶液。
制绒液配制：将4g制绒添加剂加入到1L的0.5%KOH溶液中，得到制绒液。
制绒：将切割后单晶硅片清洗后浸入制绒液中，制绒时间320s，制绒温度80℃。
实施例3
采用如下制绒工艺步骤：
制绒添加剂配制：将1g羧甲基淀粉钠、0.5g聚乙二醇200、0.1g腐植酸钠、0.3g焦磷酸钠、0.2g碳酸钠、0.02g十二烷基磷酸钠、0.8g氢氧化钾加入去离子水中，混合均匀配制成100g制绒添加剂溶液。
制绒液配制：将4g制绒添加剂加入到1L的0.5%KOH溶液中，得到制绒液。
制绒：将切割后单晶硅片清洗后浸入制绒液中，制绒时间320s，制绒温度80℃。
实施例4
采用如下制绒工艺步骤：
制绒添加剂配制：将1.5g葡聚糖、0.3g聚乙二醇300、0.2g聚丙烯酰胺、0.1g木质素磺酸钠、0.5g羟基乙叉二磷酸四钠、0.3g碳酸氢钠、0.025g十二烷基苯磺酸钠、1g氢氧化钠加入去离子水中，混合均匀配制成100g制绒添加剂溶液。
制绒液配制：将4g制绒添加剂加入到1L的0.5%KOH溶液中，得到制绒液。
制绒：将切割后单晶硅片清洗后浸入制绒液中，制绒时间300s，制绒温度82℃。
实施例5
采用如下制绒工艺步骤：
制绒添加剂配制：将1.2g明胶、0.2g聚丙二醇400、0.15g聚乙烯醇、0.05g木质素磺酸钠、0.8g乙二胺四亚甲基膦酸钠、0.6g氯化钠、0.015g十二烷基硫酸钠、0.8g四甲基氢氧化铵加入去离子水中，混合均匀配制成100g制绒添加剂溶液。
制绒液配制：将4g制绒添加剂加入到1L的0.5%KOH溶液中，得到制绒液。
制绒：将切割后单晶硅片清洗后浸入制绒液中，制绒时间360s，制绒温度78℃。
将实施例1-5进行测试，结果如下表：
利用本发明制备的低减重单晶硅片制绒添加剂在单晶硅表面制绒时，减重小，后续高温工序不易出现弓片，有利于薄片和大尺寸单晶硅片的推广；减重低，对应碱的耗量低，可以降低成本；减重低，反应产物硅酸盐产生量低，可以提升制绒添加剂的寿命。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低减重单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，按重量百分比包括如下组分：糖类0.1%-10%、醇类0.001%-1%、缓蚀剂0.001%-1%，分散剂0.05%-5%、无机盐0.01%-1%、表面活性剂0.001%-0.5%、碱0.01%-1%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的低减重单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，所述糖类是环糊精、羧甲基淀粉钠、羟丙基淀粉钠、葡聚糖、明胶中的一种或几种混合；
所述醇类是聚乙二醇200-1000，聚丙二醇200-1000中的一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述的低减重单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，所述缓蚀剂是聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、腐植酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的低减重单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，所述分散剂是木质素磺酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、葡萄糖酸钠、羟基乙叉二磷酸四钠、乙二胺四亚甲基膦酸钠中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述的低减重单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，所述无机盐是氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种混合。
6.根据权利要求1所述的低减重单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，所述表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磷酸钠中的一种或几种混合。
7.根据权利要求1所述的低减重单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，所述碱是氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种混合。
8.一种低减重单晶硅片制绒添加剂的制备方法，其特征在于，按重量百分比将糖类、醇类、缓蚀剂、分散剂、无机盐、表面活性剂和碱加入去离子水中，混合均匀配制成制绒添加剂溶液；其中，各组分的重量百分比如下：
糖类 0.1%-10%；
醇类 0.001%-1%；
缓冲剂 0.001%-1%；
分散剂 0.05%-5%；
无机盐 0.01%-1%；
表面活性剂 0.001%-0.5%；
碱 0.01-1%；
去离子水 定量至100g。
9.一种低减重单晶硅片制绒添加剂的用途，其特征在于，用于在单晶硅表面制绒。
10.根据权利要求9所述的低减重单晶硅片制绒添加剂的用途，其特征在于，在单晶硅表面制绒包括如下步骤：
S1、制绒添加剂配制：按重量百分比将糖类、醇类、缓蚀剂、分散剂、无机盐、表面活性剂和碱加入去离子水中，混合均匀配制成制绒添加剂溶液；
S2、制绒液配制：将3-6g制绒添加剂加入到1L的0.2-2%KOH溶液中，得到制绒液；
S3、制绒：将切割后的单晶硅片清洗后浸入制绒液中，制绒时间150-800s，制绒温度70-85℃。
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