CN115975512A - 一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂及其使用方法，由以下质量百分比的原料组成：促进剂0.1％～5％，络合剂0.1％～2％，脱泡剂0.05％～1％，缓蚀剂0.1％～2％，pH调节剂0.1％～6％，余量为去离子水。取适量碱抛光添加剂加入碱性溶液中，混合均匀后配成抛光液，放入硅片完成抛光反应。本发明提供的一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂及其使用方法，采用碱性抛光技术，工艺稳定性更好，降低酸的消耗及排放，反应产生的污染较少，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及属于太阳能电池晶体硅技术领域，具体涉及一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂及其使用方法。
背景技术
太阳能电池是目前对太阳能应用最广泛的一个领域，而晶体硅片是应用于太阳能光伏发电领域中的重要组成部件。在晶硅太阳能电池制造工艺中，为了提高太阳能电池的光电转换效率，常常对扩散后的硅片背面进行抛光处理，同时要求硅片正面的PN结不受破坏。传统的酸抛光工艺会使用大量的酸，生产成本高，废液处理困难。而且由于酸对硅片的各项同性腐蚀特性，抛光后背面平整度很差，导致背面反射率很低。碱抛光工艺主要利用碱来抛光背面金字塔，使用有机碱如四甲基氢氧化铵等可以得到较高的反射率，但是因为其成本和毒性而受到限制。无机碱如氢氧化钠、氢氧化钾等，由于其与硅、氧化硅的反应速率差较小，抛光时极易腐蚀硅片正面的氧化硅保护层而破坏PN结。
高的背面反射率有利于光在硅片内部的反射，促进光的进一步吸收，从而获得更高的光电流。目前主流的碱抛光添加剂均是促进背面碱与硅反应，刻蚀金字塔绒面，获得规则的方形塔基，反射率一般在45-46％，对内部光的反射难以进一步提高，故而对电流的增益也达到瓶颈。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂及其使用方法。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂，由以下质量百分比的原料组成：
余量为去离子水。
进一步地，所述促进剂为过硫酸盐、双氧水、氨基苯酚、氨基苯磺酸、硝基咪唑、硝基苯酚、冠醚中的一种或者两种以上的组合。
进一步地，所述络合剂为磷酸盐、醇胺类、氨基羧酸盐、羟基羧酸盐、柠檬酸、柠檬酸钠中的一种或者两种以上的组合。
进一步地，所述脱泡剂为聚季铵盐、聚乙烯亚胺、纤维素、淀粉、麦芽糖、蔗糖、葡萄糖中的一种或者两种以上的组合。
进一步地，所述缓蚀剂为次磷酸盐、磷酸盐、有机磷酸盐、乙二胺四乙酸二钠、苯并三氮唑中的一种或者两种以上的组合。
进一步地，所述pH调节剂为苹果酸、酒石酸、冰乙酸和乙酸、己二酸、磷酸、盐酸、磷酸盐、硫酸盐、乙酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或者两种以上的组合。
一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂的使用方法，取高反射率晶体硅碱抛光添加剂加入碱性溶液中，混合均匀后配成抛光液，放入硅片完成抛光反应；
其中，所述高反射率晶体硅碱抛光添加剂用量占抛光液总体积的比例为0.2～2％，所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其中氢氧化钾或氢氧化钠在抛光液中的含量为5～50g/L。
进一步地，所述抛光反应的温度为55～75℃，反应时间为120s～240s。
进一步地，所述硅片的放置方式采用以垂直的方式放入含有抛光液的槽体中。
进一步地，硅片完成抛光反应后，依次经过离子水清洗、后处理、去离子水清洗、酸洗、去离子水清洗后烘干，后处理工艺为0.1％～2％的KOH或NaOH与1～8％H2O2的混合溶液、温度为20～60℃、清洗时间为30s～120s；酸洗工艺为HF：HCl：H2O＝1:2:4的混酸溶液、酸洗温度为10～40℃、时间为30s～60s。
本发明公开的一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂及其使用方法，与现有技术相比，其有益效果在于，采用碱性抛光技术，工艺稳定性更好，降低酸的消耗及排放，反应产生的污染较少，成本低廉；依靠促进剂分解产生的自由基，使添加剂加快了无机碱与硅的反应，增强了抛光液的抛光能力，可以得到更高的反射率，进而提升光电流，提升效率；络合剂可以络合抛光液和硅片切割残留的金属离子，减少金属掺杂形成的复合中心；润湿剂增加了抛光液与硅片的接触，使反应更快、更均匀；脱泡剂可以更快地带走硅片表面产生的气泡，改善外观，提高反射率；缓蚀剂会在正面氧化硅表面形成一层保护膜保护PN结，同时控制反应速度，避免腐蚀过度，降低碎片率；pH调节剂可以调节添加剂的pH值，使其更加稳定和安全。
附图说明
图1是本发明提供的碱抛后硅片光学显微镜照片。
图2是本发明提供的碱抛后硅片的SEM照片。
具体实施方式
本发明公开了一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂及其使用方法，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是本发明提供的碱抛后硅片光学显微镜照片，图2是本发明提供的碱抛后硅片的SEM照片。
实施例1：
S1、配制2000mL高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其组成为：过硫酸钠3.5％、乙醇胺0.5％、乙二酸四乙酸二钠1％、柠檬酸2.0％、聚季铵盐0.2％、余量为去离子水；
S2、称取30g氢氧化钾加入2L去离子水中，配成碱浓度为15g/L的碱性溶液；
S3、取40mLS1的高反射率晶体硅碱抛光添加剂加入S2的碱性溶液液中，搅拌混合均匀后形成抛光液；
S4、将硅片垂直放置于小型碱抛槽中(硅片垂直于小型碱抛槽的底部，固定放置于合适的卡尺中)，控制抛光反应的温度为65℃，反应时间为200s；
S5、将步骤S4的硅片取出依次经过去离子水清洗、后处理、去离子水清洗、酸洗、去离子水清洗后烘干。
实施例2：
S1、配制2000mL高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其组成为：氨基苯酚3.0％、磷酸钠0.5％、次磷酸钠1％，柠檬酸2.0％、乙酸1％、淀粉0.2％、余量为去离子水；
S2、称取20g氢氧化钠加入2L去离子水中，配成碱浓度为10g/L的碱性溶液；
S3、取20mLS1的高反射率晶体硅碱抛光添加剂加入S2的碱性溶液液中，搅拌混合均匀后形成抛光液；
S4、将硅片垂直放置于小型碱抛槽中，控制抛光反应的温度为63℃，反应时间为240s；
S5、将步骤S4的硅片取出依次经过去离子水清洗、后处理、去离子水清洗、酸洗、去离子水清洗后烘干。
实施例3：
S1、配制2000mL高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其组成为：硝基苯酚2.0％、双氧水0.2％、柠檬酸钠0.5％、羟基乙叉二磷酸钠1％、苹果酸2.0％、聚乙烯亚胺0.1％、蔗糖0.5％、余量为去离子水；
S2、称取30g氢氧化钠加入2L去离子水中，配成碱浓度为15g/L的碱性溶液；
S3、取10mLS1的高反射率晶体硅碱抛光添加剂加入S2的碱性溶液液中，搅拌混合均匀后形成抛光液；
S4、将硅片垂直放置于小型碱抛槽中，控制抛光反应的温度为65℃，反应时间为200s；
S5、将步骤S4的硅片取出依次经过去离子水清洗、后处理、去离子水清洗、酸洗、去离子水清洗后烘干。
将上述实施例1-3中制得的硅片进行反射率、减重和塔基大小变化值测试，其中反射率使用D8反射率测试仪测得；减重用天平称量出抛光前后硅片的减重量；塔基大小使用Zeta显微镜测试获得。
表一：实施例1-3抛光后硅片测试结果。
目前在0.18-0.19g的减重下，产线硅片背面反射率一般在45-46％之间，少数厂家能达到46％-46.5％的反射率。该碱抛光添加剂首次使背面反射率突破47％，得益于其形成独特的云朵状融合结构。高的背面反射率意味着对硅片内部光的更好吸收和转换，从而获得高电流。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的单晶硅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 (10)
1.一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：
2.根据权利要求1所述的高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述促进剂为过硫酸盐、双氧水、氨基苯酚、氨基苯磺酸、硝基咪唑、硝基苯酚、冠醚中的一种或者两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述络合剂为磷酸盐、醇胺类、氨基羧酸盐、羟基羧酸盐、柠檬酸、柠檬酸钠中的一种或者两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述脱泡剂为聚季铵盐、聚乙烯亚胺、纤维素、淀粉、麦芽糖、蔗糖、葡萄糖中的一种或者两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述缓蚀剂为次磷酸盐、磷酸盐、有机磷酸盐、乙二胺四乙酸二钠、苯并三氮唑中的一种或者两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其特征在于，所述pH调节剂为苹果酸、酒石酸、冰乙酸和乙酸、己二酸、磷酸、盐酸、磷酸盐、硫酸盐、乙酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或者两种以上的组合。
7.一种高反射率晶体硅碱抛光添加剂的使用方法，根据权利要求1-6中任一所述的高反射率晶体硅碱抛光添加剂，其特征在于，取高反射率晶体硅碱抛光添加剂加入碱性溶液中，混合均匀后配成抛光液，放入硅片完成抛光反应；
其中，所述高反射率晶体硅碱抛光添加剂用量占抛光液总体积的比例为0.2～2％，所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其中氢氧化钾或氢氧化钠在抛光液中的含量为5～50g/L。
8.根据权利要求7所述的高反射率晶体硅碱抛光添加剂的使用方法，其特征在于，所述抛光反应的温度为55～75℃，反应时间为120s～240s。
9.根据权利要求1所述的高反射率晶体硅碱抛光添加剂的使用方法，其特征在于，所述硅片的放置方式采用以垂直的方式放入含有抛光液的槽体中。
10.根据权利要求1所述的高反射率晶体硅碱抛光添加剂的使用方法，其特征在于，硅片完成抛光反应后，依次经过离子水清洗、后处理、去离子水清洗、酸洗、去离子水清洗后烘干，后处理工艺为0.1％～2％的KOH或NaOH与1～8％H2O2的混合溶液、温度为20～60℃、清洗时间为30s～120s；酸洗工艺为HF：HCl：H2O＝1:2:4的混酸溶液、酸洗温度为10～40℃、时间为30s～60s。
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