專利名稱：一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及單晶硅太陽電池制程中的堿制絨工藝，尤其是涉及一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑及其應用。
背景技術：
單晶硅太陽電池的制備過程主要包括六個步驟(1)化學減薄、制絨及清洗；(2) 擴散制備PN結；(3)刻蝕去邊以及清洗；⑷制備減反射膜；(5)絲網印刷電極并燒結；(6) 電池測試分揀。通過這六步工藝過程，制備出了基于單晶硅晶體的太陽電池將形成，而后通過封裝技術，把單片晶體硅電池組合成組件，進行光伏發電的應用。其中第一步工藝主要為制絨(Texturing)，制絨的主要作用是在單晶硅表面形成類似于“金字塔”形狀的起伏，通過這些類“金字塔”結構，降低硅片表面的反射率，提高光的吸收，從而提高電池的轉化效率；另一方面，制絨過程中會對硅片表面進行一定深度的刻蝕，去除表面的硅原子層(一般控制在正反面各5um左右，去除率-“蝕刻重量/原始硅片重量”-控制在5-8% )，這層去除的硅原子層是硅片在切割過程中形成的切割損傷層，對于電池表面復合有很大影響，去除后對于提高電池效率具有很重要的意義。而當前制絨工序中使用的化學品主要為堿性腐蝕液，具體為=NaOH或者KOH(濃度范圍為質量比)，異丙醇或者乙醇(濃度范圍為體積比2%-6%)，硅酸鈉(0.1%-3%)，去離子水等。利用較低堿濃度時單晶硅(111)晶向和(100)晶向不同的腐蝕速率，制備出類“金字塔”的結構。在單晶制絨過程中，主要的化學反應如下
Si+2NaOHl·H2O1pa1+IH21其中NaOH是主要的蝕刻劑，而加入的異丙醇(IPA)或者乙醇(AL)可以降低硅片和藥液界面張力，有利于消除界面處形成的氣泡，制絨添加劑(Additive)主要作用為控制制絨反應速率，實現高密度以及比較均勻的金字塔結構；為了保證制絨的效果，堿制絨藥液的溫度設定范圍為70-85°C。而異丙醇(或者酒精)的沸點較低，在82°C左右，因此異丙醇會隨著反應進行揮發出制絨槽，導致制絨槽中的藥液配比失衡。當前所采用的堿制絨工藝中，基本是在每個批次后進行補加異丙醇來彌補揮發的量，從而導致異丙醇的耗用在制絨中占了較大的成本，并且也給水處理以及生產環境帶來了一定壓力。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高了單晶制絨的工藝穩定性和一致性的單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑及其應用。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑，其特征在于，該制絨輔助劑包括組分A與組分B，所述的組分A包括以下組分及重量百分比含量乙二醇10-40%、丙酮酸甲脂0.01-5%、維生素C0.01-5%、草酸0.1-3%、乳酸0.01-5%、堿0.1-2%、去離子水余量；所述的組分B包括以下組分及重量百分比含量
丙酮酸甲脂0.01-5%、維生素C0.01-5%、草酸0.1-3%、乳酸0.01-5%、堿0.1-2%、去離子水余里ο所述的堿為NaOH或Κ0Η。所述的去離子水的導電電阻為18ΜΩ以上。一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑的應用，其特征在于，將配置好的組分A置于含有堿溶液的單晶制絨槽中，控制制絨槽溫度控制在80°C，攪拌均勻后，將單晶硅片浸泡在制絨槽中進行制絨反應，將反應完成的單晶硅片取出并放入新的單晶硅片，加入組分 B及固體堿繼續進行制絨反應，重復上述操作至制絨槽中反應生成物的Na2SiO3含量超過 IOwt %。所述的堿溶液為濃度為1-1. 5wt%的NaOH或KOH溶液。所述的組分A與堿溶液的體積比為1 40-1 60。所述的制絨反應的時間控制在900-1500S。每次加入的組分B與組分A的體積比為1 30-1 50。所述的固體堿為NaOH或Κ0Η，固體堿的加入量為200_300g/50ml組分B。所述的新的單晶硅片加入40-60次，每次300-400片。與現有技術相比，本發明在實現單晶堿制絨絨面均勻密集的前提下，無需使用異丙醇，提高了單晶制絨的工藝穩定性和一致性。
圖1為實施例1處理得到的單晶硅片的表面SEM照片；圖2為實施例2處理得到的單晶硅片的表面SEM照片；圖3為實施案例1和2的制絨后單晶硅片表面反射率圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例1一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑，該制絨輔助劑包括組分A與組分B，組分A 的配比為乙二醇含量為20 %，丙酮酸甲脂含量0.05%，維生素C含量0. 1 %，草酸含量1 %， 乳酸含量0. 3 %，NaOH含量為2. 0%，其余為去離子水。按照上述配方配置的2000ml輔助劑加入到100L的單晶制絨槽中，制絨槽中已經配置好NaOH含量為1. 2%，制絨槽溫度控制在 80°C，攪拌均勻后，將單晶硅片浸泡入制絨槽中進行反應，制絨時間控制在900秒-1200秒， 得到絨面金字塔平均尺寸為5um左右。后續每個批次(批次硅片數量為300-400片)需補加50ml組分B藥液和200-300克NaOH ；其中組分B的具體配方為丙酮酸甲脂含量0. 02%， 維生素C含量0. 2 %，草酸含量1 %，乳酸含量3 %，NaOH含量為2.0%，其余為去離子水。上述方法持續生產40-60批次后由于制絨槽中反映生成物Na2SiO3含量過高(超過10 % )，需要進行制絨槽全部藥液更換，重新按照上述方法進行配槽生產。實施例2一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑，該制絨輔助劑包括組分A與組分B，組分A 的配比為乙二醇含量為40 %，丙酮酸甲脂含量0.05%，維生素C含量0. 1 %，草酸含量1 %， 乳酸含量0.3%，NaOH含量為2.0%，其余為去離子水。按照上述配方配置的2000ml輔助劑加入到100L的單晶制絨槽中，制絨槽中已經配置好NaOH含量為1. 2%，制絨槽溫度控制在80°C，攪拌均勻后，將單晶硅片浸泡入制絨槽中進行反應，制絨時間控制在1200秒-1500 秒，得到絨面金字塔平均尺寸為3um左右。后續每個批次(批次硅片數量為300-400片) 需補加50ml組分B藥液和200-300克NaOH ；其中組分B的具體配方為丙酮酸甲脂含量 0. 02%，維生素C含量0.2%，草酸含量0.5%，乳酸含量2%，Na0H含量為2.0%，其余為去離子水。上述方法持續生產40-60批次后由于制絨槽中反映生成物Na2SiO3含量過高(超過10% )，需要進行制絨槽全部藥液更換，重新按照上述方法進行配槽生產。采用上述幾種配方的輔助劑，可以較好的控制單晶硅絨面金字塔的尺寸大小，獲得均勻性好、密度高的絨面結構；單晶硅片的刻蝕減薄重量穩定，可以控制在5-8%;硅片外觀色澤均一，平均反射率低于15%，滿足工業生產的需求。圖1是實施案例1中絨面的掃描電子顯微鏡照片，“金字塔”的尺寸大小平均為5um。圖2為實施案例2中絨面的光學顯微照片，“金字塔”的尺寸和掃描電鏡結果相同。圖3為實施案例1和2的制絨后單晶硅片表面反射率圖。實施例3一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑，包括組分A與組分B，組分A包括以下組分及重量百分比含量乙二醇10%、丙酮酸甲脂0. 01%、維生素C為0. 01%、草酸0. 1%、乳酸0.01%、NaOHSO. 1%、余量為去離子水；組分B包括以下組分及重量百分比含量丙酮酸甲脂0.01%、維生素C為0.01%、草酸0. 1%、乳酸0.01%、妝0!1為0. 1%、余量為去離子水，其中使用的去離子水的導電電阻為18ΜΩ以上。該單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑具有以下用途將配置好的組分A置于含有濃度為的NaOH溶液的單晶制絨槽中，加入的組分A與堿溶液的體積比為1 40，控制制絨槽溫度控制在80°C，攪拌均勻后，將單晶硅片浸泡在制絨槽中進行制絨反應，制絨反應的時間控制在900s，將反應完成的單晶硅片取出并放入新的單晶硅片，加入組分B及NaOH 固體繼續進行制絨反應，重復上述操作40次，每次加入400片單晶硅片，每次加入的組分B 與制絨槽中所含的組分A的體積比為1 30，NaOH固體的加入量為200g/50ml組分B，至制絨槽中反應生成物的Na2SiO3含量超過IOwt %，更換制絨槽中全部藥液，重新按照上述方法進行配槽生產。實施例4一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑，包括組分A與組分B，組分A包括以下組分及重量百分比含量乙二醇40%、丙酮酸甲脂5%、維生素C為5%、草酸3%、乳酸5%、Κ0Η 為2%、余量為去離子水；組分B包括以下組分及重量百分比含量丙酮酸甲脂5%、維生素 C為5%、草酸3%、乳酸5%、K0H為2%、余量為去離子水，其中使用的去離子水的導電電阻為18ΜΩ以上。該單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑具有以下用途將配置好的組分A置于含有濃度為1.5Wt%的KOH溶液的單晶制絨槽中，加入的組分A與堿溶液的體積比為1 60，控制制絨槽溫度控制在80°C，攪拌均勻后，將單晶硅片浸泡在制絨槽中進行制絨反應，制絨反應的時間控制在1500s，將反應完成的單晶硅片取出并放入新的單晶硅片，加入組分B及KOH 固體繼續進行制絨反應，重復上述操作60次，每次加入300片單晶硅片，每次加入的組分B 與制絨槽中所含的組分A的體積比為1 50，NaOH固體的加入量為300g/50ml組分B，至制絨槽中反應生成物的Na2SiO3含量超過IOwt %，更換制絨槽中全部藥液，重新按照上述方法進行配槽生產。
權利要求
1. 一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑，其特征在于，該制絨輔助劑包括組分A與組分B，所述的組分A包括以下組分及重量百分比含量乙二醇10-40%、丙酮酸甲脂0.01-5%、維生素C0.01-5%、草酸0.1-3%、乳酸0.01-5%、堿0.1-2%、去離子水余量；所述的組分B包括以下組分及重量百分比含量丙酮酸甲脂0.01-5%、維生素C0.01-5%、草酸0.1-3%、乳酸0.01-5%,堿0.1-2%、去離子水里ο
2.根據權利要求1所述的一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑，其特征在于，所述的堿為NaOH或Κ0Η。
3.根據權利要求1所述的一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑，其特征在于，所述的去離子水的導電電阻為18ΜΩ以上。
4.一種如權利要求1所述的單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑的應用，其特征在于，將配置好的組分A置于含有堿溶液的單晶制絨槽中，控制制絨槽溫度控制在80°C，攪拌均勻后，將單晶硅片浸泡在制絨槽中進行制絨反應，將反應完成的單晶硅片取出并放入新的單晶硅片，加入組分B及固體堿繼續進行制絨反應，重復上述操作至制絨槽中反應生成物的 Na2SiO3 含量超過 IOwt %。
5.根據權利要求4所述的一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑的應用，其特征在于， 所述的堿溶液為濃度為1-1. 5wt%的NaOH或KOH溶液。
6.根據權利要求4所述的一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑的應用，其特征在于， 所述的組分A與堿溶液的體積比為1 40-1 60。
7.根據權利要求4所述的一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑的應用，具特征在于， 所述的制絨反應的時間控制在900-1500S。
8.根據權利要求4所述的一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑的應用，其特征在于， 每次加入的組分B與組分A的體積比為1 30-1 50。
9.根據權利要求4所述的一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑的應用，其特征在于，所述的固體堿為NaOH或Κ0Η，固體堿的加入量為200_300g/50ml組分B。
10.根據權利要求4所述的一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑的應用，其特征在于， 所述的新的單晶硅片加入40-60次，每次300-400片。
全文摘要
本發明涉及一種單晶硅太陽能電池堿制絨輔助劑及其應用，制絨輔助劑包括組分A與組分B，使用時將組分A置于含有堿溶液的單晶制絨槽中，控制制絨槽溫度控制在80℃，攪拌均勻后，將單晶硅片浸泡在制絨槽中進行制絨反應，將反應完成的單晶硅片取出并放入新的單晶硅片，加入組分B及固體堿繼續進行制絨反應，重復上述操作至制絨槽中反應生成物的Na2SiO3含量超過10wt％。與現有技術相比，本發明在實現單晶堿制絨絨面均勻密集的前提下，無需使用異丙醇，提高了單晶制絨的工藝穩定性和一致性。
文檔編號C30B33/10GK102337596SQ20111009870
公開日2012年2月1日 申請日期2011年4月19日 優先權日2011年4月19日
發明者葉俊, 章亞男 申請人:上海晶太光伏科技有限公司