CN115948123A - 一种单晶硅碱抛光添加剂及碱抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单晶硅碱抛光添加剂及碱抛光方法，按照重量百分比，由以下组分组成：反应促进剂2‑4％，缓蚀阻垢剂1‑2％，光亮剂0.1‑0.5％，润湿剂0.01‑0.03％，脱泡剂0.5‑1％，余量为去离子水。本发明提供的一种单晶硅碱抛光添加剂及碱抛光方法，其可以实现低减重下的良好抛光效果，降低薄片化大趋势下的碎片率以及提高刻蚀后的背面平整度和反射率，进而降低太阳能电池制造成本以及提高太阳能电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及属于碱抛光领域，具体涉及一种单晶硅碱抛光添加剂及碱抛光方法。
背景技术
碱抛光是目前太阳能电池制造工艺中至关重要的一步。一方面，经过碱抛光处理，大幅提高背表面反射率可以增加长波长光的吸收；另一方面，碱抛光后背表面的平整度也决定了背钝化膜的均匀性，对太阳能电池的效率有直接的影响。
随着单晶硅太阳能电池效率增长越来越缓慢，更低的制造成本和更高的组件瓦数输出成为了现在的重心，硅片趋于薄片化和大尺寸成为了当前降本提效的一个重要方向。硅片尺寸由158逐渐增大至166、182、210，硅片的厚度逐渐由170μm降低至150μm、130μm，这样同等质量硅料可生产的硅片量大幅增加，大幅的降低了原料端的成本，但是下游电池制造端的生产难度增加。因此整个刻蚀工序应当匹配低减重，否则湿法刻蚀后，硅片过薄，在高温处理过程中容易出现翘曲，导致制程中的碎片率提升，造成极大的成本损失。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种单晶硅碱抛光添加剂及碱抛光方法。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种单晶硅碱抛光添加剂，按照重量百分比，由以下组分组成：
余量为去离子水。
优选地，所述反应促进剂为香兰素、苦味酸、过氧乙酸、苯胺中一种或两种以上的组合。
优选地，所述缓蚀阻垢剂为2-羟基膦酸基乙酸、双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸、苯骈三氮唑、膦酰基羧酸共聚物、双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸中的一种或者两种以上的组合。
优选地，所述光亮剂为烟酸、苯甲酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、苄叉丙酮、聚对苯乙烯磺酸钠中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述润湿剂为丙二醇、吐温-80、聚乙二醇200-400、二甲基亚砜、聚氧乙烯脂肪醇醚等物质中的一种或者两种以上的组合。
优选地，所述脱泡剂为百合提取物、灰树花提取物、石斛提取物、白桦茸提取物、金针菇提取物中的一种或两种以上组合。
一种单晶硅碱抛光方法，包括以下步骤：
步骤S1、配制添加剂
将质量百分含量为2％～4％的反应促进剂、1％～2％的缓蚀阻垢剂、0.1％～0.5％的光亮剂、0.01％～0.03％的润湿剂、0.5％～1％脱泡剂加入到余量的水中，混合均匀配成添加剂；
步骤S2、配制抛光液
将步骤S1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10～15:100；碱液为NaOH溶液或KOH溶液，且质量浓度为45％；
步骤S3、抛光处理
利用步骤S2制得的抛光液对硅片背面进行抛光处理，抛光处理的温度控制在60～65℃，时间控制在130s～240s。
优选地，所述促进剂选自香兰素、苦味酸、过氧乙酸、苯胺中的一种或多种；
所述缓蚀阻垢剂选自2-羟基膦酸基乙酸、双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸、苯骈三氮唑、膦酰基羧酸共聚物、双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸中的一种或多种；
所述光亮剂选自烟酸、苯甲酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、苄叉丙酮、聚对苯乙烯磺酸钠中的一种或多种；
所述润湿剂选自丙二醇、吐温-80、聚乙二醇200-400、二甲基亚砜、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或多种；
所述脱泡剂选自百合提取物、灰树花提取物、石斛提取物、白桦茸提取物、金针菇提取物中的一种或多种。
本发明公开的一种单晶硅碱抛光添加剂及碱抛光方法，与现有技术相比，其有益效果在于，其可以实现低减重下的良好抛光效果，降低薄片化大趋势下的碎片率以及提高刻蚀后的背面平整度和反射率，进而降低太阳能电池制造成本以及提高太阳能电池的转换效率；
其中，反应促进剂可以增大碱和柜的反应速度；所述缓蚀阻垢剂含有较多的亲水链段，可以吸附在二氧化硅表面，吸附成膜，降低碱对磷硅玻璃的腐蚀速率，增大了碱与硅片正背面的反应速率差，使得在碱抛光过程中太阳能电池的PN结不被破坏，同时电池背面也得到了较好的抛光效果；所述光亮剂的主要作用是通过活性表面除去停留在硅表面的脏污、氧化及未氧化的表面杂质，保持物体外部的洁净、光泽度，提高抛光的效率；所述润湿剂通过降低其表面张力或界面张力，使硅片表面迅速达到润湿状态；所述脱泡剂可以吸附在单晶硅片表面，降低界面张力，加速反应过程中氢气的脱附，同时易清洗不残留。
附图说明
图1是本发明的实施例1抛光后的硅片表面形态图。
图2是本发明的对比例1抛光后的硅片表面形态图。
具体实施方式
本发明公开了一种单晶硅碱抛光添加剂及碱抛光方法，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1-2，图1是本发明的实施例1抛光后的硅片表面形态图，图2是本发明的对比例1抛光后的硅片表面形态图。
实施例1
取3L碱抛槽，加入2L水，升高温度至61℃，再加入30g的NaOH，待温度稳定后加入16g本发明的添加剂(配方为：2wt％香兰素，1wt％2-羟基膦酸基乙酸，0.5wt％烟酸，0.01％吐温-80,0.5％百合提取物，余量为去离子水)；搅拌均匀后，取去PSG的硅片，在30℃的NaOH和双氧水的槽内进行预清洗40s，预清洗完成后，放入水槽清洗2min，再将硅片放入碱抛槽抛光180s，抛光完成后再放入水槽清洗2min，碱抛刻蚀工艺完成。
对比例1
取3L碱抛槽，加入2L水，将温度升高到61℃，再加入30g的NaOH，待温度稳定后加入16g目前市场上在售的添加剂；搅拌均匀后，取去PSG的硅片，在30℃的NaOH和双氧水的槽内进行预清洗40s，预清洗完成后，放入水槽清洗2min，再将硅片放入碱抛槽抛光180s，抛光完成后再放入水槽清洗2min，碱抛刻蚀工艺完成。
实施例1与对比例1碱抛过程的减重、反射率数据如表1所示。实施例1减重比市场在售碱抛添加剂更低，但是背面反射率几乎无变化。实施例1抛光后的背面形态如图1所示，对比例1抛光后的电池片背面形态如图2所示，从图中可以看出：本发明的添加剂抛光后的硅片平整度明显好于市场在售的碱抛添加剂抛光的硅片。减重减少了25％，但背反射率基本无变化，这样可以减少刻蚀深度，可减少碎片率，同时适应薄片化为客户端节省硅料成本。
表1
| 组别 | 减重/g | 反射率 |
| 实施例1 | 0.15 | 46.58％ |
| 对比例1 | 0.21 | 46.62％ |
| 实施例2 | 0.16 | 46.71％ |
| 对比例2 | 0.22 | 46.64％ |
实施例2
取350L碱抛槽，加入335L水，将温度升高到61℃，再加入10L的45％的NaOH，待温度稳定后加入2L本发明的添加剂(配方为：2wt％香兰素，1wt％2-羟基膦酸基乙酸，0.5wt％烟酸，0.01％吐温-80,0.5％百合提取物，余量为去离子水)；循环均匀后，对1600片去PSG的硅片进行抛光，在30℃的NaOH和双氧水的槽内进行预清洗40s，然后放入水槽清洗100s，再将硅片放入碱抛槽抛光3min，抛光完成后再放入水槽清洗100s，碱抛刻蚀工艺完成；然后进入后续太阳能电池制备工艺，制得成品电池片。
对比例2
取350L碱抛槽，加入335L水，将温度升高到61℃，再加入10L的45％的NaOH，待温度稳定后加入2L目前市场上在售的碱抛添加剂；循环均匀后，对1600片去PSG的硅片进行抛光，在30℃的NaOH和双氧水的槽内进行预清洗40s，然后放入水槽清洗100s，再将硅片放入碱抛槽抛光3min，抛光完成后再放入水槽清洗100s，碱抛刻蚀工艺完成；然后进入后续太阳能电池制备工艺，制得成品电池片。
实施例2与对比例2所制得成品电池片的性能数据如表2所示，从表2中可以看出：
本发明添加剂的电池平均效率23.60％，市场上所售添加剂的电池平均效率23.56％；相比之下，本发明添加剂的电池平均效率提高了0.04％，一定程度上提高了电池的转换效率。目前产线效率波动误差在0.02％。
表2
| ETA | VOC | ISC | FF | |
| 实施例2 | 23.60 | 0.6903 | 13.781 | 81.88 |
| 对比例2 | 23.56 | 0.6901 | 13.766 | 81.84 |
值得一提的是，本发明专利申请涉及的硅片等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种单晶硅碱抛光添加剂，其特征在于，按照重量百分比，由以下组分组成：
余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的单晶硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述反应促进剂为香兰素、苦味酸、过氧乙酸、苯胺中一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的单晶硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述缓蚀阻垢剂为2-羟基膦酸基乙酸、双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸、苯骈三氮唑、膦酰基羧酸共聚物、双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸中的一种或者两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的单晶硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述光亮剂为烟酸、苯甲酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、苄叉丙酮、聚对苯乙烯磺酸钠中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的单晶硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述润湿剂为丙二醇、吐温-80、聚乙二醇200-400、二甲基亚砜、聚氧乙烯脂肪醇醚等物质中的一种或者两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的单晶硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述脱泡剂为百合提取物、灰树花提取物、石斛提取物、白桦茸提取物、金针菇提取物中的一种或两种以上组合。
7.一种单晶硅碱抛光方法，根据权利要求1-6任一所述的单晶硅碱抛光添加剂，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、配制添加剂
将质量百分含量为2％～4％的反应促进剂、1％～2％的缓蚀阻垢剂、0.1％～0.5％的光亮剂、0.01％～0.03％的润湿剂、0.5％～1％脱泡剂加入到余量的水中，混合均匀配成添加剂；
步骤S2、配制抛光液
将步骤S1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10～15:100；碱液为NaOH溶液或KOH溶液，且质量浓度为45％；
步骤S3、抛光处理
利用步骤S2制得的抛光液对硅片背面进行抛光处理，抛光处理的温度控制在60～65℃，时间控制在130s～240s。
8.根据权利要求7所述的单晶硅碱抛光方法，其特征在于，
所述促进剂选自香兰素、苦味酸、过氧乙酸、苯胺中的一种或多种；
所述缓蚀阻垢剂选自2-羟基膦酸基乙酸、双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸、苯骈三氮唑、膦酰基羧酸共聚物、双1，6-亚己基三胺五甲叉膦酸中的一种或多种；
所述光亮剂选自烟酸、苯甲酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、苄叉丙酮、聚对苯乙烯磺酸钠中的一种或多种；
所述润湿剂选自丙二醇、吐温-80、聚乙二醇200-400、二甲基亚砜、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或多种；
所述脱泡剂选自百合提取物、灰树花提取物、石斛提取物、白桦茸提取物、金针菇提取物中的一种或多种。
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