[发明专利]一种用于单晶硅片碱制绒的添加剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于单晶硅片碱制绒的添加剂及其使用方法，属于太阳能电池生产技术领域。

背景技术

在单晶硅太阳能的制备工艺中，经常利用碱溶液对各个晶面腐蚀速率不同，在硅片表面形成类似“金字塔”状的绒面。

绒面生长原理：在高温下，硅与碱发生如下的化学反应：

               Si+2OH^-+H₂O = SiO₃^2-+2H₂

对于晶体硅，由于各个晶面的原子密度不同，与碱进行反应的速度差别很大，也就是我们通常说的（110）面（111）面的腐蚀从而在表面形成类似“金字塔”状的绒面。有效的绒面结构可以有效增强硅片对入射太阳光的吸收，提高光生电流密度，从而提高太阳能电池的性能和效率。制绒效果主要体现在金字塔大小和均匀度，一般工艺生产的金字塔尺寸大小在5-10μm之间，金字塔大小不均匀，而且相邻金字塔之间存在空隙。

目前，工业上生产常用的制绒液是氢氧化钠、硅酸钠、异丙醇、去离子水组成，这个制绒液的效果不理想，在硅片制绒生产过程中，溶液会失效，从而导致生产工艺波动，失效的原因在于反应过程中NaOH的不断消耗和Na₂SiO₃的不断产生，导致反应物-OH浓度降低，且硅片表面无法与其获得足够的接触速率；而且由于反应在高温80度左右进行，往往发生剧烈反应产生大量气泡，需要不断地补充异丙醇来减少硅片表面的雨点印，且所得绒面并不理想。传统工艺一般是通过添加硅酸钠和IPA（异丙醇）来抑制反应的进行，控制反应速率，这样生成的绒面金字塔结构不均匀，制绒稳定性不好，经常可以看到手指印或白斑等，较难控制反应速度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能使金字塔尺寸大小控制在1~3μm之间，金字塔大小均匀且相邻金字塔之间没有空隙的用于单晶硅片碱制绒的添加剂及其使用方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于单晶硅片碱制绒的添加剂，由以下组分配制而成：乙醇胺（2-氨基乙醇）、聚磷酸盐、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠、水。

作为上述方案的进一步设置，所述乙醇胺、聚磷酸盐、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠、水之间的摩尔比为12~25：5~15：1~10：1~5：20~100。

所述乙醇胺、聚磷酸盐、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠、水之间的摩尔比为15~20：8~12：3~8：1~3：80~100。

所述水为去离子水。

所述聚磷酸盐可以是聚磷酸钾（三聚磷酸钾）、聚磷酸钠（三聚磷酸钠，四聚磷酸钠）、聚磷酸铵（n=10~20，水溶性）中的任意一种。

一种用于单晶硅片碱制绒的制绒剂，由如下步骤配制而成：

⑴ 将氢氧化钠溶于去离子水中，得到碱性制绒液，其中氢氧化钠质量百分含量为0.5~5%；

⑵ 将上述中的任意一项添加剂加入到碱性制绒液中，得到制绒剂，其中添加剂与碱性制绒液之间的体积比为2~10：100。

优选所述氢氧化钠质量百分含量为1.5%。

一种单晶硅片碱制绒的方法，包括如下步骤：将太阳能电池用单晶硅片浸入到上述制绒剂中进行制绒，制绒时，温度控制在75~85℃，制绒时间为15~18min。

本发明通过在溶液中增加添加助剂以达到促进Si与-OH的接触速率，初配液和生产整个制绒过程不需要添加异丙醇，不存在气泡粘附、硅片漂浮、硅片跳动等现象所带来的产品不良，从而稳定溶液体系，延长溶液失效周期，稳定工艺，拓宽工艺容差范围。本发明的制绒添加剂加入到制绒液中，能得到硅片表面绒面“金字塔”大小均匀，硅片表面无手指印、无白斑，达到了良好的制绒效果。

本发明的优越性在于：

1.制绒添加剂含有十二烷基苯磺酸钠表面活性剂，它的加入可以改善制绒液与硅片表面的润湿性，且制绒添加剂对腐蚀液中OH-离子从腐蚀液向反应界面的输运过程具有缓冲作用，使得大批量腐蚀加工单晶硅金字塔绒面时，溶液中NaOH含量具有较宽的工艺范围，有利于提高产品工艺加工质量的稳定性。

2.制绒添加剂中的表面活性剂，能消除表面手指印，消除表面无机物，能够降低溶液的表面张力，让制绒反应更均匀，从而可以使得硅片生成细密、均匀的金字塔。