用于制备大尺寸Topcon太阳能电池的制绒添加剂及其使用工艺

技术领域

本发明属于光伏技术技术领域，具体涉及用于制备大尺寸Topcon太阳能电池的制绒添加剂及其使用工艺。

背景技术

光伏发电是一种把太阳能转化为电能的过程，而如何提高单晶硅电池转化效率是最关键的，一般是通过两个方面改进来实现的。第一是通过增加电池对光的吸收，如对硅表面进行织构化形成金字塔陷光结构；第二是通过有效分离光生载流子，就是降低载流子复合实现效率提升，常用的手段为增加背场、增加钝化层、改善衬底材料等，如BSF太阳能电池、IBC太阳能电池、HIT太阳能电池、PERC太阳能电池和Topcon太阳能电池。

其中Topcon电池实在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成钝化结构。该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化，超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，从而极大地降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流。目前Topcon电池是继Perc电池之后的主流电池技术，但是该电池片在对背面进行多晶硅沉积的过程容易导致硅片正面边缘寄生多晶硅绕镀层，会有一步骤去除正面的多晶硅层，从而要求正面金字塔尺寸要大，防止因洗多晶硅层导致的金字塔又矮又小，影响到陷光效应，因此本专利设计一种大尺寸Topcon太阳能电池制绒添加剂，腐蚀出大尺寸金字塔去匹配Topcon太阳能电池的各段工艺，达到提高光电转化效率的目的，目前Perc太阳能电池尺寸金字塔尺寸在1.3-2.5μm，本发明提供的添加剂预将金字塔尺寸控制在2.4-3.0μm。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：用于制备大尺寸Topcon太阳能电池的制绒添加剂，按重量百分比，包括有以下组分：

作为上述技术方案的优选，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、吐温20和吐温80中的一种或几种的混合物。

作为上述技术方案的优选，所述阴离子聚丙烯酰胺为分子量为500万的聚丙烯酰胺、分子量为800万的聚丙烯酰胺、分子量为1000万的聚丙烯酰胺和分子量为1200万的聚丙烯酰胺中一种或几种的混合物。

作为上述技术方案的优选，所述分散剂为马来酸-丙烯酸共聚物、聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐和聚环氧琥珀酸中的一种或几种。

作为上述技术方案的优选，所述无机盐为碳酸钠、亚硫酸盐、乙二胺四乙酸钠中的任一种或任意多种。

用于制备大尺寸Topcon太阳能电池的制绒添加剂的使用工艺，包括有以下步骤：

1)、制绒添加剂配制：按重量百分比将非离子表面活性剂、聚阴离子丙烯酰胺、分散剂、无机盐和去离子水混合配制成Topcon单晶硅制绒添加剂；

2)、制备碱液：称取一定质量的碱加入去离子水中，配成浓度为0.10-2.00wt％碱溶液，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾；

3)、制备碱性制绒液：将步骤1)中混合均匀的Topcon单晶硅制绒添加剂加入到步骤2)配制好的碱液中，循环搅拌均匀后即得碱性制绒液，Topcon单晶硅制绒添加剂与碱液质量比是1-6:100；

4)、制绒：将单晶硅片浸入碱性制绒液中进行制绒，将硅表面刻蚀出金字塔绒面。

作为上述技术方案的优选，所述步骤4)中的制绒温度为75-85℃，制绒时间为250-320s。

本发明的有益效果是：对比现有市场的Topcon制绒添加剂，本发明的添加剂能在短时间就能刻蚀出2.4-3μm的金字塔，大大缩短了制绒时间，提高了产线产能，侧面达到降本提效的目的。

附图说明

图1为实施例1制绒后硅片表面的SEM图；

图2为实施例2制绒后硅片表面的SEM图；

图3为实施例3制绒后硅片表面的SEM图；

图4为对比例1制绒后硅片表面的SEM图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

1)制绒添加剂配制：按质量百分含量为1.0％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、2.0％的分子量500万的阴离子聚丙烯酰胺、4.0％的聚丙烯酸钠、1.5％的碳酸钠和余量的水混合配制成单晶硅制绒添加剂；2)碱性制绒液配制：步骤1)配制的添加剂，加入到碱性溶液中，混合均匀，其中制绒添加剂与碱溶液的质量比3:100；碱溶液为1wt％的氢氧化钠水溶液；3)制绒：将单晶硅片放入步骤2)制得的碱性制绒液中进行制绒，制绒时间是250s，制绒温度80℃。

实施例2

1)制绒添加剂配制：按质量百分含量为1.0％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、2.0％的分子量800万的阴离子聚丙烯酰胺、3.0％的聚环氧琥珀酸、1.5％的碳酸钠和余量的水混合配制成单晶硅制绒添加剂；2)碱性制绒液配制：步骤1)配制的添加剂，加入到碱性溶液中，混合均匀，其中制绒添加剂与碱溶液的质量比3:100；碱溶液为1.5wt％的氢氧化钠水溶液；3)制绒：将单晶硅片放入步骤2)制得的碱性制绒液中进行制绒，制绒时间是270s，制绒温度80℃。

实施例3

1)制绒添加剂配制：按质量百分含量为1.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、1.0％的分子量1000万的阴离子聚丙烯酰胺、3.0％的聚环氧琥珀酸、1.5％的亚硫酸钠和余量的水混合配制成单晶硅制绒添加剂；2)碱性制绒液配制：步骤1)配制的添加剂，加入到碱性溶液中，混合均匀，其中制绒添加剂与碱溶液的质量比3:100；碱溶液为2.0wt％的氢氧化钠水溶液；3)制绒：将单晶硅片放入步骤2)制得的碱性制绒液中进行制绒，制绒时间是270s，制绒温度82℃。

对比例1

(1)配制添加剂：直接采用嘉兴市小辰光伏科技有限公司生产的“K02(T30D)”单晶硅制绒添加剂；

(2)配制制绒液：将步骤(1)的添加剂加到碱溶液中，混合均匀配成制绒液；添加剂与碱溶液的质量比为0.6:100；所述的碱溶液为1.2wt％的氢氧化钠水溶液；

(3)将单晶硅片浸入步骤(2)制得的制绒液中进行一次制绒，一次制绒的制绒温度82℃，一次制绒的制绒时间为400s。

将实施例1、2、3与对比例1制绒后的单晶硅片分别进行扫描电镜分析，扫描电镜平面图分别如图1-4所示。从说明书附图1-4中对比可知，采用了本申请制绒添加剂及其使用工艺得到的单晶硅片，在250-270s内就能刻蚀出2.4-3μm的金字塔。而采用采用申请人早期原有制绒添加剂，在400s内刻蚀出金字塔尺寸为1.3-2.5μm。因此本发明的制绒添加剂及其使用工艺提高了阳能电池的金字塔尺寸，缩短了制绒时间。

将实施例1、2、3和对比例1制绒后的单晶硅片完成同样的后续加工工艺制成电池片后，进行绒面测试，光电转化测试结果如下表所示：

从上表可知，采用本申请制绒添加剂及其使用工艺得到的单晶硅片，光电转化电效率具有明显提高。这是由于大尺寸金字塔的绒面结构带来更好的陷光效应，使得更多光被吸收，从而提高光电转化效率。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的扫描电镜等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。