[发明专利]一种复合制绒添加剂及其应用

说明书

本发明涉及一种复合制绒添加剂及其应用，所述复合制绒添加剂的组分包括：石墨烯或氧化石墨烯中的一种，表面活性剂，金属离子和溶剂；所述复合制绒添加剂中石墨烯或氧化石墨烯的浓度为0.1～50 mg/L；所述金属离子选自银离子、金离子、钯离子、铜离子、镍离子、锰离子、铑离子、铂离子、锇离子中的至少一种，所述金属离子的浓度为0.00000001～0.1 mol/L。

技术领域

本发明涉及一种复合制绒添加剂及其应用，具体涉及一种含有石墨烯或氧化石墨烯，金属离子，表面活性剂的多晶硅制绒添加剂及利用其制备具低反射率黑硅表面绒面的工艺技术，属于硅基太阳能电池光电技术领域。

背景技术

为了提高硅晶片的光能向电能的转换效率，因此需要一个非常低反射率的硅表面。为了获得一个低反射率的硅表面，需要在硅表面制造出凹凸不平的微纳结构，这些结构许均匀且紧密分布。小尺寸以及均匀分布的倒凹坑结构可以确保在硅晶片制绒表面钝化层的良好覆盖，以防止光电转换效率的下降。黑硅作为一种在紫外至近红外波长范围内具有极低反射率的新型技术吸引了光伏行业的关注。

目前在国内市场上，金刚石线切割的多晶硅片是硅晶太阳能电池的主要部件。目前对这类硅片制绒主要是采用的是酸性制绒体系，使用表面活性剂，氢氟酸，硝酸的混合溶液对硅表面进行腐蚀，从而形成凹坑结构，但是反射率依然较高。采用添加金属离子的黑硅刻蚀技术，在一定程度上降低了表面反射率，但是反射率依然在16％以上，如专利1(中国申请号201610280078.2)公开了一种添加铜离子、银离子等的制绒剂及其制绒方法，但是制备出来的黑硅反射率依然高达16％以上。

石墨烯是由单层碳原子组成的六方蜂巢状二维结构，具有超薄、超坚固和超强导电性能等特性，石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能，这些特点可以帮助石墨烯在高性能纳米电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域获得广泛应用。此外，氧化石墨烯具有大的表面积和丰富的富氧表面官能团，能够增加对纳米颗粒的附着力，此外其碳环结构具有高的导电性，有利于和硅片表面形成肖特基结构，促进金属纳米颗粒在表面的均匀负载。因此，石墨烯或氧化石墨烯期望用于未来的用于多晶硅表面的复合制绒添加剂并用于黑硅制备。目前，石墨烯应用于制绒添加剂的研究已陆续被报道，如专利2(中国申请号201610167417.6)和专利3(中国申请号201810051182.3)专利描述了一种石墨烯辅助硅片湿法制绒的方法，所制备的硅片反射率仍高达17～30％，因此导致所制备的硅基太阳能电池的效率依然较低。

发明内容

面对现有技术存在的问题(主要是金刚线切多晶硅制绒效率低，表面花纹难以去除)，本发明的目的在于提供一种新型的多晶硅片的制绒添加剂和相应的制绒工艺。

第一方面，本发明提供了一种复合制绒添加剂，所述复合制绒添加剂的组分包括：石墨烯或氧化石墨烯中的一种，表面活性剂，金属离子和溶剂；所述复合制绒添加剂中石墨烯或氧化石墨烯的浓度为0.0001～50mg/L；所述金属离子选自银离子、金离子、钯离子、铜离子、镍离子、锰离子、铑离子、铂离子、锇离子中的至少一种，所述金属离子的浓度为0.00000001～0.1mol/L。

本发明中，使用石墨烯或氧化石墨烯协同金属离子催化效率最大化，金属颗粒吸附在石墨烯片上，利用电卡效应，使硅腐蚀速率均匀且快速，可有效去除硅表面金刚线切痕，并形成均一的凹坑，易形成限光中心，从而大幅降低硅表面反射率，提高太阳能电池的光伏转换效率。

较佳地，所述石墨烯的层数为1～20层，尺寸大小为0.1～100μm；优选地，所述石墨烯的氧含量在20at％以下。

较佳地，所述氧化石墨烯的层数为1～20层，尺寸大小为0.1～100μm；优选地，所述氧化石墨烯的氧含量为20～65at％。

较佳地，所述表面活性剂选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、三嵌段共聚物、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸、聚乙二醇、月桂醇硫酸钠和琥珀酸硫酸钠中的至少一种；优选地，所述表面活性剂的含量为0.0001～10wt％。