專利名稱：一種制作單晶硅絨面的方法及腐蝕液的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于制備太陽能電池的單晶硅技術領域，具體涉及一種制作單晶硅絨面的方法以及腐蝕液。
背景技術：
太陽能光伏電池，簡稱為光伏電池，用于把太陽的光能直接轉化為電能。與常規能源相比，光伏電池是一種可再生清潔能源，有利于環境保護，并且可以節省造價很貴的輸電線路，因此光伏電池具有廣闊的應用前景。單晶硅片或多晶硅片是制備光伏電池的主要部件，當太陽光照射在單晶硅片或多晶硅片上時，光能可以轉變為電能。[o003]太陽光照射在硅片表面一般有40％以上的反射光，為了提高光電轉換效率，需要增加硅片對太陽光的吸收效果，使反射率降至最小。目前，為了降低太陽光在硅片表面的反射率，需要對硅片進行表面處理以在硅片表面形成細小而均勻的絨面結構，絨面結構可以吸收更多的太陽光，降低光的反射率，從而提高短路電流，最終達到提高光電轉換效率的效果。
目前，單晶硅絨面制備方法有化學腐蝕法1等離子刻蝕法和機械刻槽法等。與其他兩種方法相比，化學腐蝕法具有價格低廉和適用于產業化的優點，因此在目前被廣泛用于制備單晶硅絨面。化學腐蝕法制備單晶硅絨面的基本原理是，選用特定組成的腐蝕液對單晶硅進行腐蝕處理，由于單晶硅的(100)晶面與其它晶面如(111)晶面或(110)晶面相比，具有更快的腐蝕速度，因此會在單晶硅的表面形成類似金字塔的絨面結構。[o005]現有技術中，已經公開了多種用于制備單晶硅絨面結構的腐蝕液。目前，常用的腐蝕液一般為Na。H1異丙醇和硅酸鈉的混合溶液，其中的Na。H作為氧化劑，異丙醇可以去除產生的氫氣氣泡，硅酸鈉作為添加劑使用。實驗結果表明，采用硅酸鈉作為添加劑的腐蝕液制備的單晶硅絨面對于降低太陽光的反射率1提高短路電流和提高光電轉換效率的效果均不理想，因此該類腐蝕液目前的使用受到一定的限制。發明內容[o006]本發明要解決的問題在于提供一種用于制備單晶硅絨面的腐蝕液，使用該腐蝕液制備的單晶硅絨面可以降低對于太陽光的反射率，可以提高短路電流，提高光電轉換效率。[o007] 為了解決以上技術問題，本發明提供一種用于制備單晶硅絨面的腐蝕液，以質量濃度計，包括[o008]Na。H矛口／或K。Ho．1％一o．5％；[o009]異丙醇和／或乙醇5％一8％；[oo10] 乳酸鈉o．3％一o．5％；[oo11] 尿素1％一2％；[oo12] 余量水。[oo13] 優選的，所述腐蝕液包括o．15％一o．45％的Na。H。
優選的，所述腐蝕液包括0. 55% 7. 5%的異丙醇。優選的，所述腐蝕液包括0. 35% 0. 5%的乳酸鈉。優選的，所述腐蝕液包括 1. 5%的尿素。本發明還提供一種制作單晶硅絨面的方法，包括將單晶硅在以上任一技術方案所述的腐蝕液中進行腐蝕，腐蝕溫度為65°C 83°C，腐蝕時間為12分鐘 35分鐘。優選的，所述腐蝕溫度為66°C 80°C。優選的，所述腐蝕時間為15分鐘 25分鐘。優選的，在將所述單晶硅在腐蝕液中進行腐蝕之前還包括將單晶硅在堿溶液中進行粗拋光處理，所述堿溶液以質量濃度計包括5% 15% 的NaOH和/或KOH。優選的，所述粗拋光處理的時間為0. 5分鐘 1. 5分鐘，所述粗拋光處理的溫度為 60 70 。本發明通過選用乳酸鈉和尿素作為添加劑，與堿溶液和醇溶液配合制成腐蝕液。 實驗結果表，與現有技術相比，采用本發明提供的腐蝕液制備的單晶硅絨面對太陽光的反射率可以降低到6% 8%，本發明制備的單晶硅絨面具有更高的短路電流和更高的光電轉換效率。
圖1為本發明實施例1制備的單晶硅絨面的SEM照片；圖2為本發明比較例1制備的單晶硅絨面的SEM照片。
具體實施例方式為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。本發明提供一種用于制作單晶硅絨面的腐蝕液，以質量濃度計，包括NaOH 禾口 / 或 KOH0.1% 0.5%;異丙醇和/或乙醇 5% 8%;乳酸鈉0.3% 0.5%;尿素 2%;余量水。本發明提供的腐蝕液中，以質量濃度計，包括0. 1 % 0. 5 %的NaOH和/或Κ0Η， 優選的，NaOH和/或KOH的質量濃度為0. 15% 0. 45%，更優選為0. 2% 4%，更優選為 0. 25% 0. 35%。本發明提供的腐蝕液中，以質量濃度計，還包括5% 8%的異丙醇和/ 或乙醇，優選的，異丙醇和/或乙醇的質量濃度為5. 5% 7. 5%，更優選為6% 7%。NaOH和/或KOH在單晶硅表面制作絨面時在單晶硅表面產生氫氣，氫氣氣泡容易附著在硅表面，從而會阻礙被氣泡遮擋的部分與NaOH和/或KOH反應，從而造成反應的不均勻。由于異丙醇和/或乙醇具有很好的降低表面張力的作用，還可以消除反應中產生的氫氣氣泡，從而有利于制備均一穩定的絨面。按照本發明，所述腐蝕液中以質量濃度計還包括0.3% 0.5%的乳酸鈉，優選的，所述乳酸鈉的質量濃度優選為0. 35% 0. 45%，更優選為0. 35% 0. 4%。本發明提供的腐蝕液中，以質量濃度計還包括 2%的尿素，優選的，尿素的質量濃度1. 1.9%，更優選為1.2% 1.8%，更優選為1.3% 1.5%。本發明中加入的乳酸鈉和尿素可以提高腐蝕液的穩定性，降低腐蝕液的表面張力，從而有利于制備質量更加穩定的絨面本發明提供的一種制作單晶硅絨面的方法的具體實施方式
包括將單晶硅在以上技術方案所述的腐蝕液中進行腐蝕，腐蝕溫度為65°C 83°C，腐蝕時間為12分鐘 35分鐘。按照本發明，利用上述腐蝕液對單晶硅表面進行腐蝕時，腐蝕溫度優選為68°C 81°C，更優選為70°C 78°C。溫度過低時，反應不能充分的進行，從而影響絨面的表面質量。如果溫度過高，其中的有效成分容易揮發，腐蝕液的穩定性較差。本發明優選的腐蝕時間為15分鐘 30分鐘，更優選為18分鐘 25分鐘，更優選為20分鐘 M分鐘。腐蝕時間過短時，腐蝕效果較差；如果腐蝕時間過長，則可能會將其它的晶面腐蝕掉，從而影響絨面的表面質量。按照本發明，在將單晶硅利用上述腐蝕液進行腐蝕前，還包括對單晶硅進行粗拋光處理的步驟，粗拋光處理的目的是去除機械損傷層。所述粗拋光處理的步驟優選為利用濃度為5% 15%的NaOH和/或KOH作為拋光液對單晶硅進行粗拋光處理，優選的，所述拋光液包括7 % 12 %的NaOH和/或Κ0Η，更優選為8 % 11 %的NaOH和/或Κ0Η，更優選為10%。按照本發明，進行粗拋光處理的溫度優選為60°C 85°C，更優選為62°C 82°C， 更優選為65°C 80°C，更優選為68°C 75°C。按照本發明，進行粗拋光處理的時間優選為 0. 5 10分鐘，更優選為1分鐘 8分鐘，更優選為1分鐘 5分鐘，更優選為1分鐘 1. 5 分鐘。對單晶硅進行粗拋光處理去除機械損傷層后，用清洗的方式去除單晶硅表面的殘留物，清洗液可以為純凈水、丙酮、乙醇中的一種或多種。去除表面的殘留物后，將單晶硅放在腐蝕液中進行腐蝕處理，制備絨面。制備絨面后，用清洗液去除單晶硅絨面上的殘留物， 清洗液可以為純凈水、丙酮、乙醇中的一種或多種。清洗掉單晶硅絨面上的殘留物后，在將單晶硅片進行甩干處理。以下以具體實施例說明本發明的效果，但是本發明的保護范圍不受實施例的限制。以下實施例中，硅片為P型單晶硅片，電阻率為5 Ω · cm。實施例1本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 1 %的Na0H、8 %的異丙醇、 0. 3%的乳酸鈉、的尿素，余量水。操作步驟如下1)將單晶硅片投入溫度為65°C、濃度為10%的NaOH溶液進行粗拋光處理去除機械損傷層，粗拋光處理的時間為1. 5分鐘；2)用純凈水沖洗粗拋光后的單晶硅，去除表面殘留物；
3)將單晶硅投入溫度為78°C的腐蝕液中制作絨面，腐蝕時間為20分鐘；4)用純凈水沖洗腐蝕后的單晶硅，去除表面殘留物；5)在甩干機中將單晶硅片甩干。用SEM觀察單晶硅表面形貌，如圖1所示。將單晶硅片組裝成電池，測量電性能列于表1。實施例2本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 5 %的Na0H、5 %的異丙醇、 0. 5%的乳酸鈉、2%的尿素，余量水。操作步驟與實施例1相同。將單晶硅片組裝成電池，測量電性能列于表1。實施例3本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 2 %的Na0H、6 %的異丙醇、 0. 25%的乳酸鈉、的尿素，余量水。 操作步驟與實施例1相同。將單晶硅片組裝成電池，測量電性能列于表1。實施例4本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 3%的Na0H、5. 5%的異丙醇、 0. 45 %的乳酸鈉、2 %的尿素，余量水。操作步驟與實施例1相同。將單晶硅片組裝成電池，測量電性能列于表1。實施例5本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 3 %的Na0H、6 %的異丙醇、 0.4%的乳酸鈉、1. 5%的尿素，余量水。操作步驟與實施例1相同。將單晶硅片組裝成電池，測量電性能列于表1。實施例6本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 的NaOH和0. 2%的K0H、6% 的異丙醇、0. 4%的乳酸鈉、1. 5%的尿素，余量水。操作步驟中，步驟3)中的腐蝕液溫度為75°C，腐蝕時間為15分鐘，其余操作步驟與實施例1相同。將單晶硅片組裝成電池，測量電性能列于表1。實施例7本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 2%的NaOH和0. 的K0H、3% 的異丙醇和1 %的乙醇、0. 4%的乳酸鈉、1. 5%的尿素，余量水。操作步驟中，步驟3)中的腐蝕液溫度為70°C，腐蝕時間為25分鐘，其余操作步驟與實施例1相同。將單晶硅片組裝成電池，測量電性能列于表1。實施例8本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 1 %的NaOH和0. 1 %的Κ0Η、1 %的異丙醇和2%的乙醇、0. 3%的乳酸鈉、1. 5%的尿素，余量水。操作步驟中，步驟3)中的腐蝕液溫度為68°C，腐蝕時間為25分鐘，其余操作步驟與實施例1相同。將單晶硅片組裝成電池，測量電性能列于表1。實施例9本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 15%的NaOH和0. 13%的Κ0Η、 1. 5%的異丙醇和1. 5%的乙醇、0. 4%的乳酸鈉、1. 5%的尿素，余量水。操作步驟中，步驟3)中的腐蝕液溫度為78°C，腐蝕時間為20分鐘，其余操作步驟與實施例1相同。將單晶硅片組裝成電池，測量電性能列于表1。實施例10本實施例中使用的腐蝕液以質量濃度計，包括0. 12%的NaOH和0. 18%的Κ0Η、 1. 3%的異丙醇和1. 7%的乙醇、0. 38%的乳酸鈉、1. 6%的尿素，余量水。操作步驟中，步驟3)中的腐蝕液溫度為75°C，腐蝕時間為18分鐘，其余操作步驟與實施例1相同。將單晶硅片組裝成電池，測量性能列于表1。表1本發明實施例制備的單晶硅片的性能測試結果
權利要求
1.一種用于制作單晶硅絨面的腐蝕液，以質量濃度計，包括 NaOH 禾口 / 或 KOH 0.1% 0.5%;異丙醇和/或乙醇5% 8%; 乳酸鈉0.3% 0.5%;尿素1^-2%;余量水。
2.根據權利要求1所述的腐蝕液，其特征在于，包括 NaOH 0.15% 0.45%。
3.根據權利要求1所述的腐蝕液，其特征在于，包括 異丙醇 5. 5% 7.5%。
4.根據權利要求1所述的腐蝕液，其特征在于，包括 乳酸鈉 0.；35% 0.5%。
5.根據權利要求1所述的腐蝕液，其特征在于，包括 尿素 1.5%。
6.一種制作太陽能單晶硅絨面的方法，其特征在于，包括將單晶硅在權利要求1至5任一項所述的腐蝕液中進行腐蝕，腐蝕溫度為65°C 83°C，腐蝕時間為12分鐘 35分鐘。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述腐蝕溫度為66°C 80°C。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述腐蝕時間為15分鐘 25分鐘。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在將所述單晶硅在腐蝕液中進行腐蝕之前還包括將單晶硅在堿溶液中進行粗拋光處理，所述堿溶液以重量百分比計包括5% 15%的 NaOH 禾口 / 或 Κ0Η。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗拋光處理的時間為0.5分鐘 1. 5分鐘，所述粗拋光處理的溫度為60°C 70°C。
全文摘要
本發明提供一種用于制作單晶硅絨面的腐蝕液，以質量濃度計，包括0.1％～0.5％的NaOH和/或KOH、5～8％的異丙醇和/或乙醇、0.3％～0.5％的乳酸鈉、1％～2％的尿素和余量水。本發明通過選用乳酸鈉和尿素作為添加劑，與堿溶液和醇溶液配合制成腐蝕液。實驗結果表明，與現有技術相比，采用本發明提供的腐蝕液制備的單晶硅絨面對太陽光的反射率可以降低到6％～8％，本發明制備的單晶硅絨面具有更高的短路電流和更高的光電轉換效率。
文檔編號C30B33/10GK102181935SQ201010519958
公開日2011年9月14日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者李建飛, 樊選東, 汪琴霞, 郭建東, 黃鎮 申請人:江陰浚鑫科技有限公司