一种用于单晶硅的制绒液及制绒方法技术

本发明专利技术公开了一种用于单晶硅的制绒液及制绒方法，属于单晶硅制绒液技术领域。所述制绒液由如下质量百分比含量的组份组成：碱性物质1

【技术实现步骤摘要】
一种用于单晶硅的制绒液及制绒方法


[0001]本专利技术属于单晶硅制绒液
，涉及一种用于单晶硅的制绒液及制绒方法。

技术介绍

[0002]目前，光伏领域中，单晶硅太阳能电池因其转换效率高而受到广泛关注。在单晶硅太阳能电池的生产过程中，为了减少光的反射，增加对太阳光的吸收，提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率，需要对单晶硅表面进行表面织构化处理，即想办法在单晶硅表面形成绒面结构，这样入射光在单晶硅的绒面上多次反射，延长光程，从而增加对光的吸收。单晶硅表面常见的制绒方法有：湿法碱液刻蚀、干法刻蚀、激光或机械雕刻等，其中，湿法碱液刻蚀因成本低、效率高、操作方便等优点被广泛使用。在湿法碱液刻蚀技术中，单晶硅与碱液(碱液通常是KOH或NaOH的水溶液)反应的原理为：Si+2OH
‑
+H2O＝SiO
32
‑
+2H2↑
，基于碱液对单晶硅的各个晶面的腐蚀速率差异，具体为：单晶硅片的(100)面比其(111)面或(110)面更容易被碱液腐蚀，且单晶硅片的(111)面相对于其(100)面有大约54
°
的倾斜角度，因此，碱液刻蚀结束后，最终在单晶硅片表面形成由(111)面及其等效面构成的类似“金字塔”状的绒面结构，相比于平面结构，绒面结构能有效增强硅片对入射光的吸收，提高光生电流密度。
[0003]多种因素影响单晶硅表面“金字塔”结构的大小和密度，如碱液的浓度、制绒液的组成、制绒添加剂各组份的种类及含量、制绒温度等。专利技术专利CN201610738890.5中制绒添加剂与碱液的质量比为0.2
‑
5:100，但当碱液的浓度过大，对单晶硅片的腐蚀力度过强，形成的绒面反而变差，出现类似于“抛光”的效果，甚至会出现单晶硅片绒面结构坍塌的现象。因此，需要向制绒剂中投入添加剂来调节制绒剂中OH
‑
对单晶硅表面的腐蚀速率，即从制绒添加剂的层面来调节金字塔的大小和密度。
[0004]现有技术中制绒剂制备的单晶硅片存在绒面尺寸小且不可控、制绒率低、反射率高，以及制溶剂中碱液消耗量大、制绒时间长、制绒温度高等问题。单晶硅的制绒工艺一般以质量浓度为10
‑
25％的KOH(或NaOH)水溶液与异丙醇作为制绒液、制绒温度为75
‑
90℃、制绒时间为15
‑
30min。异丙醇起到降低溶液表面张力、调节腐蚀反应生成的H2快速脱离的作用，但是，这种单晶硅制绒工艺反应时间长、在单晶硅表面形成的往往是正金字塔绒面结构，导致大大降低了生产效率，并且得到的单晶硅绒面结构反射率偏高，制绒液中的异丙醇存在易挥发、用量大、不环保等缺点。因此无醇制绒添加剂的研发成为趋势，但其缺点是制绒时间长、碱液消耗量大，如专利CN201210330618.5公开了一种单晶硅片碱性环保型无醇制绒液的添加剂，其包含有0.05
‑
1wt.％的蛋白质、0.01
‑
1wt.％的洗涤剂，0.001
‑
0.003wt.％的维生素、阿胶、茶多酚中的一种或它们的组合以及余量的水，虽然与未加入添加剂相比，降低了制绒温度，未使用易挥发性异丙醇，缩短了制绒时间，制绒效果有所提高，但其制绒时间较长(700
‑
1500s)，还存在腐蚀减重量过大导致碱耗量相对较高、制绒液稳定性差的问题。
[0005]因此，有必要提供一种用于单晶硅的制绒液及制绒方法，用以解决单晶硅片制绒率低、制绒时间长、制绒绒面不均匀的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的之一在于创新性的提供一种用于单晶硅的制绒液，使用本专利技术所述制绒液在单晶硅片表面制绒，制绒所需时间短、绒面反射率低(<11％)、绒面均匀，并且本专利技术所述制绒液还能克服制绒液稳定性差的问题。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
[0008]一种用于单晶硅的制绒液，所述制绒液由如下质量百分比含量的组份组成：
[0009]碱性物质1
‑
3％，制绒添加剂0.3
‑
2.5％，低共熔溶剂5
‑
30％，余量为去离子水。
[0010]优选的，所述低共熔溶剂占所述制绒液的质量百分比为15
‑
28％，及所述低共熔溶剂的制备方法为：
[0011]将(2
‑
羟乙基)三甲基氢氧化铵和尿素分别置于60℃真空干燥箱中干燥12h，按物质的量比为n
(2
‑
羟乙基)三甲基氢氧化铵
:n
尿素
＝1:2混合搅拌，密封，然后在70℃
‑
80℃油浴锅中加热，直至得到无色透明液体，即得到氯化胆碱
‑
尿素低共熔溶剂；
[0012]保持上述其他条件不变，只改变原料种类，可替代(2
‑
羟乙基)
‑
三甲基氯化铵的其他物质可为正辛基三甲基氯化铵、十烷基三甲基氯化铵或(2
‑
羟乙基)乙酰三甲基氯化铵，这些物质依次与尿素混合制备得到正辛基三甲基氯化铵
‑
尿素低共熔溶剂(B)、十烷基三甲基氯化铵
‑
尿素低共熔溶剂(C)、(2
‑
羟乙基)乙酰三甲基氯化铵
‑
尿素低共熔溶剂(D)；所述试剂纯度均为99wt.％，均购于国药集团化学试剂生产公司。
[0013]需要说明的是，低共熔溶剂是指由氢键供体和氢键受体通过氢键相互作用组合而成的二元或三元的低共熔混合物，低共熔溶剂具有低熔点、低蒸汽压、低成本、可生物降解以及稳定性高等优点。虽然低共熔溶剂应用广泛，但低共熔溶剂用于单晶硅片制绒在本专利技术中还是首例，本专利技术制备的低共熔溶剂蒸汽压低，不容易挥发，制绒过程中无需不断补充就可保持制绒液的稳定，与易挥发性的异丙醇相比，能大大减少碱液用量；低共熔溶剂中具有中长碳氢链结构，还具有羟基、酰基、酯基、氨基等极性官能团，在不添加表面活性剂的情况下，低共熔溶剂能够使制绒液的表面张力至少降低约30％(与水的表面张力72mN/m相比)，克服了现有技术中使用各种表面活性剂增加制绒后处理步骤中的清洗难度，如此表面张力的降低以及低共熔溶剂中极性官能团与单晶硅表面Si
‑
H键的相互作用，使制绒液便于吸附于单晶硅片表面，制备更均匀的绒面。
[0014]优选的，所述碱性物质包括无机碱和有机碱，所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾，及所述无机碱占所述制绒液的质量百分比为1
‑
2％；
[0015]所述有机碱为聚乙烯亚胺，及所述有机碱占所述制绒液的质量百分比为0.5
‑
1％。
[0016]相比于无机碱，有机碱性物质对单晶硅片的腐蚀性低，且聚乙烯亚胺在水中以聚合阳离子的形式存在，还可螯合重金属离子，清除在制绒过程中可能混入的重金属离子对单晶硅片的污染。
[0017]优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于单晶硅的制绒液，其特征在于，所述制绒液由如下质量百分比含量的组份组成：碱性物质1
‑
3％，制绒添加剂0.3
‑
2.5％，低共熔溶剂5
‑
30％，余量为去离子水。2.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅的制绒液，其特征在于，所述低共熔溶剂占所述制绒液的质量百分比为15
‑
28％，及所述低共熔溶剂的制备方法为：将(2
‑
羟乙基)三甲基氢氧化铵和尿素分别置于60℃真空干燥箱中干燥12h，按物质的量比为n
(2
‑
羟乙基)三甲基氢氧化铵
:n
尿素
＝1:2混合搅拌，密封，然后在70℃
‑
80℃油浴锅中加热，直至得到无色透明液体，即得到氯化胆碱
‑
尿素低共熔溶剂；其中，所述(2
‑
羟乙基)三甲基氢氧化铵可替换为正辛基三甲基氯化铵、十烷基三甲基氯化铵或(2
‑
羟乙基)乙酰三甲基氯化铵，相应地，上述物质依次与尿素混合制备得到正辛基三甲基氯化铵
‑
尿素低共熔溶剂、十烷基三甲基氯化铵
‑
尿素低共熔溶剂、(2
‑
羟乙基)乙酰三甲基氯化铵
‑
尿素低共熔溶剂。3.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅的制绒液，其特征在于，所述碱性物质包括无机碱和有机碱，所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾，及所述无机碱占所述制绒液的质量百分比为1
‑
2％；所述有机碱为聚乙烯亚胺，及所述有机碱占所述制绒液的质量百分比为0.5
‑
1％。4.根据权利要求1所述的一种用于单晶硅的制绒液，其特征在于，所述制绒添加剂的成分以质量百分比计为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜志勇，胡英，王晓馨，于利超，易洪雷，张葵花，姚勇波，李喆，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：