ES2584983T3 - Aditivo para preparar ante sobre chip de silicio monocristalino y método de uso del mismo - Google Patents

Aditivo para preparar ante sobre chip de silicio monocristalino y método de uso del mismo Download PDF

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Abstract

Un aditivo de preparación de ante sobre un chip de sílice monocristalino, que comprende: polietilenglicol, benzoato de sodio, ácido cítrico, anhídrido polimaleico hidrolítico, acetato sódico y agua, en el que el porcentaje en masa de cada componente es del siguiente modo: polietilenglicol: 1-20 %, benzoato de sodio: 1,0-2,0 %, ácido cítrico: 1,0-5,0 %, anhídrido polimaleico hidrolítico: 1,0-5,0 %, acetato sódico: 0,1-1,0 %, y agua: el porcentaje restante.

Description

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DESCRIPCION
Aditivo para preparar ante sobre chip de silicio monocristalino y metodo de uso del mismo CAMPO DE LA INVENClON
La invencion se refiere a un aditivo para preparar ante sobre un chip de sflice monocristalino y metodo de uso del mismo.
ANTECEDENTES DE LA INVENClON
Para mejorar el rendimiento y la eficiencia de una rebanada de celda solar se necesita formar ante sobre la superficie de un chip de sflice durante el proceso de preparacion de una rebanada de celda solar ya que la estructura de ante eficaz permite que la luz del sol incidente sea reflejada y refractada sobre la superficie del chip de sflice durante muchas veces para cambiar la direccion de avance de la luz incidente en el silicio. Por una parte, se extiende una trayectoria optica para aumentar la velocidad de absorcion de la luz infrarroja del chip de sflice, por otra parte, mas fotones son absorbidos en un area cercana a una union pn para generar portadores generados por fotones que pueden recogerse mas facilmente, asf aumenta la eficiencia de recogida de portadores generados por fotones.
Actualmente, las tecnologfas normales de preparacion de ante generalmente preparan el ante anadiendo una cantidad adecuada de la disolucion de mezcla de alcohol isopropflico y silicato de sodio en hidroxido sodico o hidroxido potasico. Estas tecnologfas de preparacion de ante tienen las siguientes desventajas: necesitan mucho tiempo para preparar ante mientras que las piramides de ante preparadas son grandes y no uniformes, el requisito al estado de la superficie original de un chip de sflice y el consumo qmmico son ambos altos, la vida util de la disolucion usada es corta, la repetibilidad de la preparacion del ante es mala, se volatiliza una gran cantidad de alcohol isopropflico, y la operacion es diffcil ya que la disolucion necesita agitarse continuamente, que hace que una alta proporcion del ante preparado tenga un mal aspecto y la velocidad de conversion de la rebanada de la celda sea baja.
El documento US 2011/092074 desvela un agente ftquido para el tratamiento superficial de obleas monocristalinas, que contiene un agente de decapado alcalino y tambien al menos un compuesto organico de baja volatilidad. Los sistemas de este tipo pueden usarse tanto para la limpieza, decapado de danos y texturizacion de superficies de obleas en una unica etapa de decapado como exclusivamente para la texturizacion de obleas de silicio con diferente calidad superficial, tanto si es ahora obleas serradas con alambre con alto dano superficial como superficies qmmicamente pulidas con minima densidad de danos.
El artfculo de XI Z et al. “Investigation of texturization for monocrystalline silicon solar cells with different kinds of alkaline”, RENEWABLE ENERGY, PERGAMON PRESS, OXFORD, GB, vol. 29, no. 13, desvela un silicio monocristalino que se texturizo con diferentes tipos de decapantes para celdas solares.
El documento WO 2009/120631 desvela metodos para la texturizacion superficial de un sustrato de silicio cristalino. En una realizacion, el metodo incluye proporcionar un sustrato de silicio cristalino, humedecer el sustrato con una disolucion alcalina que comprende un agente humectante, y formar una superficie texturizada con una estructura que tiene una profundidad de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm sobre el sustrato. En otra realizacion, un metodo de realizar un proceso de textura de un sustrato incluye proporcionar sustrato de silicio cristalino, limpiar previamente el sustrato en una disolucion acuosa de HF, humedecer el sustrato con una disolucion acuosa de KOH que comprende compuesto de polietilenglicol (PEG), y formar una superficie texturizada con una estructura que tiene una profundidad de aproximadamente 3 pm a aproximadamente 8 pm sobre el sustrato.
Para tratar el problema tecnico existente en las tecnologfas normales de preparacion de ante se necesita un catalizador para ayudar en la preparacion del ante con el que pueda llevarse a cabo una reaccion qmmica uniformemente y pueda controlarse mejor la concentracion de una disolucion y una velocidad de reaccion.
SUMARIO DE LA INVENCION
El objetivo de la invencion es proporcionar un aditivo para preparar ante sobre un chip de sflice monocristalino, el aditivo, cuando se usa para preparar ante sobre un chip de sftice monocristalino, puede formar piramides de ante uniformes, minusculas y densas sin usar mucho alcohol isopropflico o etanol, reduciendo asf enormemente la demanda qmmica de oxfgeno de un ftquido de preparacion de ante, y consecuencialmente, la invencion reduce el coste de preparacion del ante y la polucion medioambiental y mejora la estabilidad tecnica de la celda solar de silicio cristalina y, por tanto, tiene buen valor practico.
Para lograr el fin anterior, la invencion proporciona un aditivo para preparar ante sobre un chip de sftice monocristalino, que comprende: polietilenglicol, benzoato de sodio, acido cftrico, anfftdrido polimaleico hidrofttico, acetato sodico y agua, en el que el porcentaje en masa de cada componente del aditivo para preparar el ante es del siguiente modo: polietilenglicol: 1-20 %, benzoato de sodio: 0,1-2,0 %, acido cftrico: 1,0-5,0 %, anfftdrido polimaleico hidrolftico: 1,0-5,0 %, acetato sodico: 0,1-1,0 %, y agua: el porcentaje restante.
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Preferentemente, el agua es agua desionizada.
La invencion tambien proporciona un Ifquido de preparacion de ante para preparar ante sobre un chip de sflice monocristalino, que contiene el aditivo mencionado anteriormente para preparar ante sobre un chip de sflice monocristalino y un alcali acuoso en una relacion masica de 0,2-5:100, en el que el alcali acuoso es la disolucion acuosa de un alcali inorganico u organico.
Preferentemente, el alcali acuoso es 0,5-3 % en peso de hidroxido sodico acuoso o disolucion de hidroxido potasico.
La invencion tambien proporciona un metodo de preparacion de ante sobre un chip de sflice monocristalino, mediante cuyo uso puede formarse ante sobre la superficie de un chip de sflice monocristalino con el anterior lfquido de preparacion de ante, en el que el ante se prepara sobre la superficie del chip de sflice monocristalino a una temperatura de preparacion del ante de 75-90 grados centfgrados durante un tiempo de preparacion del ante de 500-1500 s.
El metodo de preparacion de ante sobre un chip de sflice monocristalino incluye espedficamente las siguientes etapas:
1) preparar un aditivo de preparacion de ante: anadir 1-20 % en masa de polietilenglicol, 0,1-2,0 % en masa de benzoato de sodio, 1,0-5,0 % en masa de acido dtrico, 1,0-5,0 % en masa de anddrido polimaleico hidrolftico y 0,1-1,0% en masa de acetato sodico en el porcentaje restante en masa de agua, mezclar los componentes uniformemente en el aditivo de preparacion de ante, en el que el agua es preferentemente agua desionizada;
2) preparar un lfquido de preparacion de ante: anadir el aditivo de preparacion de ante preparado en la etapa 1) en un alcali acuoso, mezclar uniformemente el aditivo de preparacion de ante y el alcali acuoso en el lfquido de preparacion de ante, en el que la relacion masica del lfquido de preparacion de ante con respecto al alcali acuoso es 0,2-5:100, y el alcali acuoso es la disolucion acuosa de un alcali inorganico u organico y es preferentemente 0,5-3 % en peso de hidroxido sodico acuoso o disolucion de hidroxido potasico;
3) sumergir un chip de sflice monocristalino en el lfquido de preparacion de ante preparado en la etapa 2) para preparar ante sobre la superficie del chip de sflice monocristalino a 75-90 grados centfgrados durante 500-1500 s.
Despues de formarse el ante sobre la superficie de un chip de sflice con el aditivo de preparacion de ante usando el metodo de preparacion de ante, la superficie entera del chip de sflice tiene un lustre uniforme y esta uniformemente cubierta por piramides que tienen un tamano de aproximadamente 1-6 um.
La invencion tiene las siguientes ventajas y efectos beneficiosos: se proporciona un aditivo de preparacion de ante sobre un chip de sflice monocristalino y el metodo de uso del mismo, el aditivo, cuando se usa para preparar ante sobre un chip de sflice monocristalino, puede formar piramides de ante uniformes, minusculas y densas sin usar mucho alcohol isopropflico o etanol, reduciendose asf enormemente la demanda qrnmica de oxfgeno del lfquido de preparacion de ante, y consecuencialmente, la invencion reduce el coste de preparacion de ante y la contaminacion medioambiental y mejora la estabilidad tecnica de la celda solar de silicio cristalino y, por tanto, tiene buen valor practico.
Despues de prepararse el ante con el aditivo de preparacion de ante desvelado en el presente documento usando el metodo desvelado en el presente documento, las piramides sobre el ante son minusculas y estan uniformemente distribuidas, mejorando asf la tasa de los productos de rebanadas de celdas acabados, aumentando el factor de relleno de las rebanadas de celdas solares y mejorando la eficiencia de conversion fotoelectrica de las rebanadas de celdas solares. Ademas, el aditivo de preparacion de ante desvelado en el presente documento que no contiene alcohol isopropflico o etanol es no toxico, no corrosivo, no irritante, sin llama y no explosivo, y no produce contaminacion al medioambiente, ademas, el aditivo de preparacion de ante es facil de preparar y usar con dispositivos baratos y es de repetibilidad excelente.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La Fig. 1 es una vista mas plana que ilustra el ante sobre la superficie de un chip de sflice obtenido en la realizacion 3 de la invencion y observado bajo un microscopio electronico de barrido.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
El modo de implementacion espedfico de la invencion se describe a continuacion en detalle con referencia a los dibujos adjuntos cuando se leen conjuntamente con las realizaciones. Las realizaciones son simplemente ilustrativas de la solucion tecnica de la invencion mas facil, pero no deben interpretarse como limitantes del alcance de proteccion de la invencion.
La solucion tecnica espedfica de la invencion es del siguiente modo:
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Realizacion 1
Un metodo de preparacion de ante sobre un chip de sftice monocristalino incluye espedficamente las siguientes etapas:
1) Preparar un aditivo de preparacion de ante: anadir 1 g de polietilenglicol-600, 0,1 g de benzoato de sodio, 1 g de acido dtrico, 1 g de anhftdrido polimaleico hidrolftico, 0,1 g de acetato sodico en agua desionizada para obtener 100 g de disolucion de aditivo de preparacion de ante;
2) preparar un ftquido de preparacion de ante: disolver 250 g de NaOH en agua desionizada para obtener 50 kg de alcali acuoso, y disolver los 100 g de aditivo de preparacion de ante preparado en la etapa 1) en el alcali acuoso para obtener el ftquido de preparacion de ante;
3) preparar ante: sumergir un chip de sftice monocristalino en el ftquido de preparacion de ante preparado en la etapa 2) para preparar ante sobre la superficie del chip de sftice monocristalino a una temperature de preparacion del ante de 75 grados centfgrados durante un tiempo de preparacion del ante de 1500 s.
Realizacion 2
Un metodo de preparacion de ante sobre un chip de sftice monocristalino incluye espedficamente las siguientes etapas:
1) Preparar un aditivo de preparacion de ante: anadir 20 g de polietilenglicol-200, 2 g de benzoato de sodio, 5 g de acido dtrico, 5 g de anhftdrido polimaleico hidrolftico, 1 g de acetato sodico en agua desionizada para obtener 100 g de disolucion de aditivo de preparacion de ante;
2) preparar un ftquido de preparacion de ante: disolver 60 g de NaOH en agua desionizada para obtener 2 kg de alcali acuoso, y disolver los 100 g de aditivo de preparacion de ante preparado en la etapa 1) en el alcali acuoso para obtener el ftquido de preparacion de ante;
3) preparar ante: sumergir un chip de sftice monocristalino en el ftquido de preparacion de ante preparado en la etapa 2) para preparar ante sobre la superficie del chip de sftice monocristalino a una temperature de preparacion del ante de 90 grados cenftgrados durante un tiempo de preparacion del ante de 500 s.
Realizacion 3
Un metodo de preparacion de ante sobre un chip de sftice monocristalino incluye espedficamente las siguientes etapas:
1) Preparar un aditivo de preparacion de ante: anadir 15 g de polietilenglicol-400, 1 g de benzoato de sodio, 2,5 g de acido dtrico, 3 g de anhftdrido polimaleico hidrolftico, 0,5 g de acetato sodico en agua desionizada para obtener 100 g de disolucion de aditivo de preparacion de ante;
2) preparar un ftquido de preparacion de ante: disolver 100 g de KOH en agua desionizada para obtener 10 kg de alcali acuoso, y disolver los 100 g de aditivo de preparacion de ante preparado en la etapa 1) en el alcali acuoso para obtener el ftquido de preparacion de ante;
3) preparar ante: sumergir un chip de sftice monocristalino en el ftquido de preparacion de ante preparado en la etapa 2) para preparar ante sobre la superficie del chip de sftice monocristalino a una temperature de preparacion del ante de 80 grados cenftgrados durante un tiempo de preparacion del ante de 700 s.
La Fig. 1 muestra una imagen mas plana del ante sobre la superficie de un chip de sftice obtenida en la realizacion 3 de la invencion y observada bajo un microscopio electronico de barrido, puede observarse de la Fig. 1 que la superficie del chip de sftice esta uniformemente cubierta por piramides, en la que la mayor parte de la superficie del chip de sftice esta cubierta por las piramides que tienen un pequeno tamano de 1-4 um.
Lo mencionado anteriormente es solo realizaciones preferidas, debe apreciarse que aquellos expertos en la materia pueden idear diversas modificaciones y variaciones sin apartarse del principio tecnico de la invencion y tales modificaciones y variaciones deben entrar dentro del alcance de proteccion de la invencion.

Claims (6)

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    15
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    30
    REIVINDICACIONES
    1. Un aditivo de preparacion de ante sobre un chip de sftice monocristalino, que comprende: polietilenglicol, benzoato de sodio, acido cftrico, anlddrido polimaleico hidrolftico, acetato sodico y agua, en el que el porcentaje en masa de cada componente es del siguiente modo: polietilenglicol: 1-20%, benzoato de sodio: 1,0-2,0%, acido cftrico: 1,0-5,0%, anlddrido polimaleico hidrolftico: 1,0-5,0%, acetato sodico: 0,1-1,0%, y agua: el porcentaje restante.
  2. 2. El aditivo de preparacion de ante sobre un chip de sftice monocristalino segun la reivindicacion 1, en el que el agua es agua desionizada.
  3. 3. Un ftquido de preparacion de ante para preparar ante sobre un chip de sftice monocristalino, que comprende: el aditivo de preparacion de ante sobre un chip de sftice monocristalino reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 y un alcali acuoso en una relacion masica de 0,2-5:100, en el que el alcali acuoso es la disolucion acuosa de un alcali inorganico u organico.
  4. 4. El ftquido de preparacion de ante para preparar ante sobre un chip de sftice monocristalino segun la reivindicacion 3, en el que el alcali acuoso es 0,5-3 % en peso de hidroxido sodico acuoso o disolucion de hidroxido potasico.
  5. 5. Un metodo de preparacion de ante sobre un chip de sftice monocristalino sobre la superficie de un chip de sftice monocristalino con el ftquido de preparacion de ante reivindicado en la reivindicacion 3 o 4, en el que el ante se prepara sobre la superficie de un chip de sftice monocristalino a una temperatura de preparacion del ante de 75-90 grados centfgrados durante un tiempo de preparacion del ante de 500-1500 s.
  6. 6. El metodo de preparacion de ante sobre un chip de sftice monocristalino segun la reivindicacion 5, que comprende las siguientes etapas espedficas:
    1) preparar un aditivo de preparacion de ante: anadir 1-20 % en masa de polietilenglicol, 0,1-2 % en masa de benzoato de sodio, 1,0-5,0 % en masa de acido cftrico, 1,0-5,0 % en masa de anhfdrido polimaleico hidrolftico y 0,1-1,0% en masa de acetato sodico en el porcentaje restante en masa de agua, mezclar los componentes uniformemente en el aditivo de preparacion de ante;
    2) preparar un ftquido de preparacion de ante: anadir el aditivo de preparacion de ante preparado en la etapa 1) en un alcali acuoso, mezclar uniformemente el aditivo de preparacion de ante y el alcali acuoso en el ftquido de preparacion de ante, en el que la relacion masica del ftquido de preparacion de ante con respecto al alcali acuoso es 0,2-5:100, y el alcali acuoso es la disolucion acuosa de un alcali inorganico u organico;
    3) sumergir un chip de sftice monocristalino en el ftquido de preparacion de ante preparado en la etapa 2) para preparar ante sobre la superficie del chip de sftice monocristalino a una temperatura de preparacion del ante de 75-90 grados centfgrados durante un tiempo de preparacion del ante de 500-1500 s.
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