單晶矽片制絨添加劑及其使用方法

《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》是常州時創能源科技有限公司於2013年9月4日申請的發明專利，該專利的申請號為2013103947352，公布號為CN103451739A，授權公布日為2013年12月18日，發明人是符黎明、陳培良。

《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》提供一種單晶矽片制絨添加劑，其組分包括：聚乙二醇、苯甲酸鈉、檸檬酸、水解聚馬來酸酐、乙酸鈉和餘量的水。該發明還提供一種用於單晶矽片制絨的制絨液，其含有鹼溶液和上述制絨添加劑，所述制絨添加劑與鹼溶液的質量比為0.2～5:100，所述鹼溶液為無機鹼或有機鹼的水溶液。該發明還提供一種單晶矽片的制絨方法，利用上述制絨液對單晶矽片進行表面制絨。

2019年7月15日，《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》獲第十一屆江蘇省專利項目獎優秀獎。

（概述圖為《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：單晶矽片制絨添加劑及其使用方法
• 公布號：CN103451739A
• 公布日：2013年12月18日
• 申請號：2013103947352
• 申請日：2013年9月4日
• 申請人：常州時創能源科技有限公司
• 地址：江蘇省常州市溧陽市溧城鎮蕪申路168號C棟
• 發明人：符黎明、陳培良
• Int.Cl.：C30B33/10(2006.01)I、H01L31/18(2006.01)I
• 代理機構：南京匯盛專利商標事務所（普通合夥）
• 代理人：陳揚
• 類別：發明專利

專利背景

在太陽電池片製備過程中，為了提高太陽電池的性能和效率，需要在矽片表面製作絨面，有效的絨面結構可以使得入射太陽光在矽片表面進行多次反射和折射，改變入射光在矽中的前進方向。一方面，延長了光程，從而增加了矽片對紅外光的吸收率；另一方面，使得更多的光子在靠近pn結附近的區域被吸收產生光生載流子，這些光生載流子更容易被收集，因此增加了光生載流子的收集效率。

2013年9月前常規制絨工藝一般採用氫氧化鈉或氫氧化鉀，並添加適當異丙醇和矽酸鈉的混合溶液進行制絨。其缺點是：制絨時間較長，制絨金字塔大而不均勻，對原始矽片表面狀態要求高，化學品消耗也比較大，並且溶液壽命短，制絨重複性差，異丙醇等揮發量很大，需要不斷調液，操作難度高，從而帶來制絨外觀不良率很高，電池片轉換效率較低等問題。

為了解決常規制絨工藝帶來的技術難題，需要尋找一種輔助制絨用的催化劑，使得化學反應均勻進行，溶液濃度和反應速度可控性更好。

發明內容

專利目的

《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》的目的在於提供一種單晶矽片制絨添加劑及其使用方法，該單晶矽片制絨添加劑套用於單晶矽片的絨面製作時，不需要使用大量的異丙醇或乙醇，大量降低制絨液的化學需氧量，並且可以獲得均勻、細小、密集的絨面金字塔，因此，可以降低制絨成本，減少環境污染，有利於晶體矽太陽電池的工藝穩定，具有較好的實用價值。

技術方案

《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》提供一種單晶矽片制絨添加劑，其組分包括：聚乙二醇、苯甲酸鈉、檸檬酸、水解聚馬來酸酐、乙酸鈉和餘量的水。

優選的，所述單晶矽片制絨添加劑中各組分的質量百分含量為：聚乙二醇1%～20%，苯甲酸鈉0.1%～2.0%，檸檬酸1.0%～5.0%，水解聚馬來酸酐1.0%～5.0%，乙酸鈉0.1%～1.0%，餘量為水。

優選的，所述水為去離子水。

《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》還提供一種用於單晶矽片制絨的制絨液，其含有鹼溶液和上述單晶矽片制絨添加劑，所述單晶矽片制絨添加劑與鹼溶液的質量比為0.2～5:100，所述鹼溶液為無機鹼或有機鹼的水溶液。

優選的，所述鹼溶液為0.5～3質量百分比的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。

《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》還提供一種單晶矽片的制絨方法，利用上述制絨液對單晶矽片進行表面制絨。

優選的，所述表面制絨的制絨溫度為75～90℃，制絨時間為500～1500秒。

上述單晶矽片的制絨方法的具體步驟包括：

1）配置制絨添加劑：將質量百分比為1%～20%的聚乙二醇、0.1%～2.0%的苯甲酸鈉、1.0%～5.0%的檸檬酸、1.0%～5.0%的水解聚馬來酸酐、0.1%～1.0%的乙酸鈉加入到餘量的水中，混合均勻配成制絨添加劑；其中水優選為去離子水；

2）配置制絨液：將步驟1）製成的制絨添加劑加到鹼溶液中，混合均勻配成制絨液；所述制絨添加劑與鹼溶液的質量比為0.2～5:100；所述鹼溶液為無機鹼或有機鹼的水溶液，優選為0.5～3質量百分比的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液；

3）將單晶矽片浸入步驟2）製得的制絨液中進行表面制絨，制絨溫度為75～90℃，制絨時間為500～1500秒。

採用上述制絨添加劑和上述制絨方法對矽片表面進行制絨後，矽片整面色澤均勻，在矽片表面形成均勻覆蓋的金字塔，尺寸約為1～6微米。

改善效果

《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》的優點和有益效果在於：該單晶矽片制絨添加劑套用於單晶矽片的絨面製作時，不需要使用大量的異丙醇或乙醇，大量降低制絨液的化學需氧量，並且可以獲得均勻、細小、密集的絨面金字塔，因此，可以降低制絨成本，減少環境污染，有利於晶體矽太陽電池的工藝穩定，具有較好的實用價值。

採用該制絨添加劑及使用方法制絨後，絨面金字塔尺寸細小，分布均勻，提高了電池片的成品率並增大了電池片的填充因子，提高了太陽電池片的光電轉換效率。此外，該發明的制絨添加劑不含異丙醇或乙醇，無毒性，無腐蝕性，無刺激性，無燃燒和爆炸危險，還可以避免環境污染；並且，制絨添加劑的製造和使用工藝簡單，設備低廉，重複性好。

附圖說明

圖1是《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》實施例3得到的矽片表面絨面的掃描電鏡平面圖。

權利要求

1.單晶矽片制絨添加劑，其特徵在於，其各組分的質量百分含量為：聚乙二醇1%～20%，苯甲酸鈉0.1%～2.0%，檸檬酸1.0%～5.0%，水解聚馬來酸酐1.0%～5.0%，乙酸鈉0.1%～1.0%，餘量為水。

2.根據權利要求1所述的單晶矽片制絨添加劑，其特徵在於，所述水為去離子水。

3.用於單晶矽片制絨的制絨液，其特徵在於，其含有鹼溶液和權利要求1-2中任意一項的單晶矽片制絨添加劑，所述單晶矽片制絨添加劑與鹼溶液的質量比為0.2～5:100，所述鹼溶液為無機鹼或有機鹼的水溶液。

4.根據權利要求3所述用於單晶矽片制絨的制絨液，其特徵在於，所述鹼溶液為0.5～3質量百分比的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。

5.單晶矽片的制絨方法，其特徵在於，利用權利要求3或4所述的制絨液對單晶矽片進行表面制絨。

6.根據權利要求5所述單晶矽片的制絨方法，其特徵在於，所述表面制絨的制絨溫度為75～90℃，制絨時間為500～1500秒。

7.根據權利要求6所述單晶矽片的制絨方法，其特徵在於，其具體步驟包括：

1）配置制絨添加劑：將質量百分比為1%～20%的聚乙二醇、0.1%～2.0%的苯甲酸鈉、1.0%～5.0%的檸檬酸、1.0%～5.0%的水解聚馬來酸酐、0.1%～1.0%的乙酸鈉加入到餘量的水中，混合均勻配成制絨添加劑；

2）配置制絨液：將步驟1）製成的制絨添加劑加到鹼溶液中，混合均勻配成制絨液；所述制絨添加劑與鹼溶液的質量比為0.2～5:100；所述鹼溶液為無機鹼或有機鹼的水溶液；

3）將單晶矽片浸入步驟2）製得的制絨液中進行表面制絨，制絨溫度為75～90℃，制絨時間為500～1500秒。

實施方式

實施例1

一種單晶矽片的制絨方法，採取如下工藝步驟：

1）配置制絨添加劑：將1克聚乙二醇-600、0.1克苯甲酸鈉、1克檸檬酸、1克水解聚馬來酸酐、0.1克乙酸鈉，加入去離子水中，得到100克制絨添加劑溶液。

2）配置制絨液：將250克的NaOH溶於去離子水中，得到50千克鹼溶液；將步驟1）製成的100克制絨添加劑溶於鹼溶液中，得到制絨液。

3）制絨：將單晶矽片浸入步驟2）製得的制絨液中進行表面制絨，制絨溫度為75℃，制絨時間為1500秒。

實施例2

一種單晶矽片的制絨方法，採取如下工藝步驟：

1）配置制絨添加劑：將20克聚乙二醇-200、2克苯甲酸鈉、5克檸檬酸、5克水解聚馬來酸酐、1克乙酸鈉，加入去離子水中，得到100克制絨添加劑溶液。

2）配置制絨液：將60克的NaOH溶於去離子水中，得到2千克鹼溶液；將步驟1）製成的100克制絨添加劑溶於鹼溶液中，得到制絨液。

3）制絨：將單晶矽片浸入步驟2）製得的制絨液中進行表面制絨，制絨溫度為90℃，制絨時間為500秒。

實施例3

一種單晶矽片的制絨方法，採取如下工藝步驟：

1）配置制絨添加劑：將15克聚乙二醇-400、1克苯甲酸鈉、2.5克檸檬酸、3克水解聚馬來酸酐、0.5克乙酸鈉，加入去離子水，得到100克制絨添加劑溶液。

2）配置制絨液：將100克的KOH溶於去離子水中，得到10千克鹼溶液；將步驟1）製成的100克制絨添加劑溶於鹼溶液中，得到制絨液。

3）制絨：將單晶矽片浸入步驟2）製得的制絨液中進行表面制絨，制絨溫度為80℃，制絨時間為700秒。

圖1給出了該實施例3得到的矽片表面絨面的掃描電鏡平面照片，從圖中可以看到矽片表面形成了均勻覆蓋的金字塔，金字塔覆蓋率高，尺寸較小，大約為1～4微米。

榮譽表彰

2019年7月15日，《單晶矽片制絨添加劑及其使用方法》獲第十一屆江蘇省專利項目獎優秀獎。