[发明专利]一种用于单晶硅制绒的壳聚糖-聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物的制备方法

说明书

本发明涉及单晶硅片制备领域，公开了一种用于单晶硅制绒的壳聚糖‑聚2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠共聚物的制备方法，包括：将壳聚糖溶解到去离子水中，在惰性气体保护下，依次加入硝酸铈铵和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠；升温反应，再将反应体系置于透析袋中，于去离子水中透析后，冻干收集得到共聚物。本发明将上述方法制得的壳聚糖‑聚2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠共聚物用于单晶硅制绒，其材料绿色环保，且该共聚物可在不影响其脱泡效果的前提下显著提高其在硅片表面的沉积能力，维持优化绒面金字塔结构，使得制绒后所获得的单晶硅片上四面方锥体均匀，硅片反射率低。

技术领域

本发明涉及单晶硅片制备领域，尤其涉及一种用于单晶硅制绒的壳聚糖-聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物的制备方法。

背景技术

利用单晶硅片的各个晶面如(110)面和(111)面在碱溶液中的腐蚀速率不同，在硅片表面形成无数的四面方锥体的过程，常被称作制绒，又称“表面织构化”。所形成的类似“金字塔”结构的四面方锥体能有效降低硅片对光的反射率。用于太阳能电池片的单晶硅片对光的反射越低，硅片对光的吸收越多，太阳能电池的能量转换效率也越高。

但单晶硅片在碱溶液中会快速生成大量的氢气，所形成的气泡粘附在硅片表面，阻隔反应进行，无法形成绒面，更严重的是会产生“漂片”的后果。与之相反，如果持续脱泡，硅片过度反应，则会使得表面产生“抛光”，反射率极高，失去应用价值。因此，制绒过程中需要添加绒面优化剂，既能帮助气泡的脱除，保证反应稳定进行，又要随反应进行吸附到单晶硅片表面，逐渐抑制反应进行，保持住优化的绒面结构。

早期工业上多使用基于氢氧化钠与异丙醇的组合物进行制绒。但作为有机小分子的异丙醇易挥发，使用寿命短，且其大量使用，使得废液的COD值高，引起环境问题。同时，异丙醇对于绒面的优化效果一般，使得制绒后的单晶硅片的反射率相对较高。因此筛选并使用天然绿色来源的助剂来实现单晶硅片的制绒具有较大的意义。

专利CN 106087068A公开了一种壳聚糖-氨基磺酸单晶硅太阳能电池片表面织构液，该表面织构液中含有壳聚糖。但是据大量公开文献报道以及本申请人的试验，由于壳聚糖的分子量结构呈刚性，其分子间存在强氢键作用，壳聚糖只能溶解于微酸性水溶液中，在中性及碱性环境中都会析出。而制绒过程是在强碱性环境中进行，因此，壳聚糖无法直接在单晶硅片制绒过程中使用或者说实际效果并不好。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的至少一个技术问题，本发明提供了一种用于单晶硅制绒的壳聚糖-聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物的制备方法，本发明将制得的壳聚糖-聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物用于单晶硅制绒，其材料绿色环保，且该共聚物可在不影响其脱泡效果的前提下显著提高其在硅片表面的沉积能力，维持优化绒面金字塔结构，使得制绒后所获得的单晶硅片上四面方锥体均匀，硅片反射率低。

本发明的具体技术方案为：一种用于单晶硅制绒的壳聚糖-聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物的制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖溶解到去离子水中，在惰性气体保护下，依次加入硝酸铈铵和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠；升温反应，再将反应体系置于透析袋中，于去离子水中透析后，冻干收集得到共聚物。

由于壳聚糖的分子量结构呈刚性，其分子间存在强氢键作用，因此常规壳聚糖只能溶解于微酸性水溶液中，在中性及碱性环境中都会析出。而制绒过程是在强碱性环境中进行，因此，壳聚糖无法直接在单晶硅片制绒过程中使用或者说实际效果并不好。

为此，本发明选择了具有特定脱乙酰度的水溶性壳聚糖，并对其进行改性处理，将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠接枝到壳聚糖分子上，获得的壳聚糖-聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物可以很好的溶解到碱性溶液中。共聚物分子结构中的多羟基特性能帮助气泡快速脱离单晶硅片表面，加快反应进行。与此同时，乙酰基的存在又使得共聚物与单晶硅片有良好的亲和力，随着反应进行而附着到硅片表面，逐渐隔离硅片与碱液的接触，抑制反应的进行，同时保持住优化的绒面结构。