CN114634766B - 一种单晶硅片背抛光用添加剂及其应用 - Google Patents

一种单晶硅片背抛光用添加剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单晶硅片背抛光用添加剂,其各组分的质量百分含量为:聚丙烯酰胺0.1%~0.5%,聚乙二醇0.05%~0.1%,聚乙烯亚胺0.1%~0.5%,羟乙基淀粉0.1%~0.5%,苯甲酸钠0.1%~0.3%,余量为去离子水。在单晶硅片背抛光的碱抛光液中添加本发明的添加剂,可在抛光过程中保护硅片正面PN结不被破坏,还能控制抛光后硅片背面的平整度和反射率。本发明抛光得到具有相对粗糙的小尺寸绒面的背面,利于背面浆料接触,避免或大大减少印刷时出现断栅的现象,提高电池转换效率。

Description

一种单晶硅片背抛光用添加剂及其应用
技术领域
本发明涉及光伏领域,具体涉及一种单晶硅片背抛光用添加剂及其应用。
背景技术
在晶硅太阳能电池片生产过程中,为了进一步提升电池片的性能和效率,通常会对硅片背面进行抛光,使硅片背表面更加光滑甚至达到镜面效果,抛光后硅片的背面平整,一方面可以加强对透射光的反射减小透光率,另一方面可以使浆料与硅片表面接触更加充分提高钝化效果。通过背表面抛光可使电流Isc和开路电压Voc得到了提升,从而可以提高太阳能电池的转换效率。
工业化的晶硅太阳能电池片的抛光生产中主要使用以下三种方法:
1、酸抛光,采用氢氟酸、硝酸、硫酸和水体系腐蚀抛光硅片,抛光时硅片漂浮在抛光液表面,只有硅片的背面与抛光液接触反应,不会对正面PN结产生破坏,但酸抛光的硅片表面反射率低,而且由于酸抛光使用大量酸性物质,药液成本和废液处理成本非常高。
2、有机碱抛光,采用四甲基氢氧化铵等有机碱来抛光硅片,有机碱抛光的硅片反射率较高,但药液成本和废液处理成本也较高,对环境的污染也比较严重。
3、无机碱抛光,采用高浓度的氢氧化钾、氢氧化钠抛光硅片,无机碱抛光的药液成本低,抛光效果好,对环境影响也较小;但现有无机碱抛光的工艺不稳定,反应过程不好控制,且碱会腐蚀硅片正面的氧化硅,进而破坏正面PN结,导致电池失效。
另外,在晶硅太阳能电池片生产过程中,由于常规碱抛光后硅片的背面过于平坦,会导致浆料与硅片接触时的摩擦力不够,印刷时出现断栅的现象,最终导致电池失效。
发明内容
为了在抛光过程中保护硅片正面PN结不被破坏,以及控制抛光后硅片背面的平整度和反射率,本发明提供一种单晶硅片背抛光用添加剂,其各组分的质量百分含量为:聚丙烯酰胺0.1%~0.5%,聚乙二醇0.05%~0.1%,聚乙烯亚胺0.1%~0.5%,羟乙基淀粉0.1%~0.5%,苯甲酸钠0.1%~0.3%,余量为去离子水。
本发明还提供一种单晶硅片背抛光用抛光液,其含有碱液和权利要求1所述的添加剂,添加剂与碱液的质量比为0.5~2.0:100。
优选的,所述碱液为NaOH溶液或KOH溶液。
优选的,所述NaOH溶液中NaOH的质量浓度为1.5%~4.0%;所述KOH溶液中KOH的质量浓度为1.5%~4.0%。
本发明还提供一种单晶硅片背抛光方法,利用上述的抛光液对单晶硅片进抛光处理。
优选的,所述抛光处理的温度控制在55~75℃。
更优选的,所述抛光处理的温度控制在60~70℃。
优选的,所述抛光处理的时间控制在200~330s。
更优选的,所述抛光处理的时间控制在210~300s。
上述的单晶硅片背抛光方法,具体步骤包括:
1)配制添加剂:将质量百分含量为0.1%~0.5%的聚丙烯酰胺,0.05%~0.1%的聚乙二醇,0.1%~0.5%的聚乙烯亚胺,0.1%~0.5%的羟乙基淀粉,0.1%~0.3%的苯甲酸钠加入到余量的水中,混合均匀配成添加剂;
2)配制抛光液:将步骤1)制成的添加剂加到碱液中,混合均匀配成抛光液;添加剂与碱液的质量比为0.5~2.0:100;碱液为NaOH溶液或KOH溶液,且NaOH的质量浓度为1.5%~4.0%,KOH的质量浓度为1.5%~4.0%;
3)将单晶硅片浸入步骤2)制得的抛光液中进行抛光处理,抛光处理的温度控制在55~75℃,时间控制在200~330s。
本发明的优点和有益效果在于:
本发明添加剂中的聚丙烯酰胺对含氧化层的硅表面起到保护作用,对保护硅片正面PN结不被破坏起到关键作用;聚丙烯酰胺在氧化硅表面具有吸附作用,抑制了氧化硅与无机碱的反应,保护了硅表面扩散层。
本发明添加剂中的聚乙二醇在抛光过程中起到润湿作用,硅片背表面界面的浸润性有利于背抛光的快速进行。
本发明添加剂中的聚乙烯亚胺和羟乙基淀粉能够起到出绒效果,对控制硅片背面粗糙度起到关键作用;聚乙烯亚胺和羟乙基淀粉在裸露的硅表面具有吸附作用,能抑制[100]面的反应速率,起到出绒效果,进而改变硅片背面粗糙度。
本发明添加剂中的苯甲酸钠主要起到稳定体系的作用。
将本发明添加剂加入无机碱液(NaOH或KOH)中,协同作用于待背抛光的单晶硅片表面,对硅片正面氧化层进行保护,进而保护正面PN结,且抛光得到均匀粗糙的背面结构。
本发明的单晶硅片背抛光用添加剂,其含有使硅片背面均匀出绒的物质,能控制硅片背面粗糙度,且本发明添加剂能使硅片背面外观均匀无色差,使反射率可控制在30%~38%。
将本发明的添加剂应用于单晶硅片背面碱抛光工艺,可使硅片背面形成相对粗糙的小尺寸绒面,同时降低一定反射率;本发明添加剂改变了背面平整度,改变了[111]/[100]面的反应速率,抑制住[100]面的反应速度。本发明添加剂在低碱溶液中,实现良好抛光稳定性,对电池转换效率有增益。
相对于现有技术,本发明抛光得到具有相对粗糙的小尺寸绒面的背面,利于背面铝浆接触,避免或大大减少印刷时出现断栅的现象,可提高电池转换效率。
本发明抛光液的配方抛光效果好,抛光无污染,抛光绒面尺寸可控,显著提升抛光效果,应用前景广阔。
附图说明
图1是实施例1的抛光效果示图;
图2是实施例2的抛光效果示图。
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。
本发明提供一种单晶硅片背抛光方法,具体步骤包括:
1)配制添加剂:将质量百分含量为0.1%~0.5%的聚丙烯酰胺,0.05%~0.1%的聚乙二醇,0.1%~0.5%的聚乙烯亚胺,0.1%~0.5%的羟乙基淀粉,0.1%~0.3%的苯甲酸钠加入到余量的水中,混合均匀配成添加剂;
2)配制抛光液:将步骤1)制成的添加剂加到碱液中,混合均匀配成抛光液;添加剂与碱液的质量比为0.5~2.0:100;碱液为NaOH溶液或KOH溶液,且NaOH的质量浓度为1.5%~4.0%,KOH的质量浓度为1.5%~4.0%;
3)将单晶硅片浸入步骤2)制得的抛光液中进行抛光处理,抛光处理的温度控制在55~75℃(优选为60~70℃),时间控制在200~330s(优选为210~300s)。
本发明的具体实施例如下:
实施例1
将1质量份的本发明添加剂(配方为:0.3wt%的聚丙烯酰胺,0.06wt%的聚乙二醇,0.1wt%的聚乙烯亚胺,0.3wt%的羟乙基淀粉,0.1wt%的苯甲酸钠,余量为去离子水)加入100质量份的NaOH溶液(NaOH的质量浓度为2%)中,混合均匀配成抛光液;将单晶硅片浸入抛光液中进行背抛光,温度控制在70℃,时间控制在180s。实施例1的抛光效果见图1。经过检测,实施例1背抛光的相关数据如下:减重比为1.84%,D8反射率为37%,比表面积为1.18%。
实施例2
将0.75质量份的本发明添加剂(配方为:0.5w%的聚丙烯酰胺,0.03w%的聚乙二醇,0.2w%的聚乙烯亚胺,0.5w%的羟乙基淀粉,0.2w%的苯甲酸钠,余量为去离子水)加入100质量份的KOH溶液(KOH的质量浓度为2.5%)中,混合均匀配成抛光液;将单晶硅片浸入抛光液中进行背抛光,温度控制在60℃,时间控制在240s。实施例2的抛光效果见图2。经过检测,实施例2背抛光的相关数据如下:减重比为1.68%,D8反射率为35.2%,比表面积为1.23。
由实施例1、实施例2的抛光效果示图和检测数据可知,本发明添加剂能在低碱浓度下实现具有相对粗糙的小尺寸绒面的背面结构,提高了硅背面粗糙度,利于背面浆料接触,可提升浆料拉力;本发明添加剂还能小幅度降低硅片背面反射率,可使FF提升,进而提高电池片电性能。
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 (1)

1.一种单晶硅片背抛光方法,其特征在于,所述背抛光步骤为:
1)配制添加剂:将质量百分含量为0.1%~0.5%的聚丙烯酰胺,0.05%~0.1%的聚乙二醇,0.1%~0.5%的聚乙烯亚胺,0.1%~0.5%的羟乙基淀粉,0.1%~0.3%的苯甲酸钠加入到余量的水中,混合均匀配成添加剂;
2)配制抛光液:将步骤1)制成的添加剂加到碱液中,混合均匀配成抛光液;添加剂与碱液的质量比为0.5~2.0:100;碱液为NaOH溶液或KOH溶液,且NaOH的质量浓度为1.5%~4.0%,KOH的质量浓度为1.5%~4.0%;
3)将单晶硅片浸入步骤2)制得的抛光液中进行抛光处理,抛光处理的温度控制在60~70℃,时间控制在210~300s。
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