一种提升硅片绒面均整度的刻蚀添加剂及使用方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池硅片技术领域，具体涉及到一种提升硅片绒面均整度的刻蚀添加剂及使用方法。

背景技术

能源问题一直困扰各企业甚至是国家发展，而传统的化石能源各地区分布不均，且使用中污染较大，所以在传统的化石能源以外人类不断寻找着新能源，现有新能源主要包括太阳能、风能、氢能、地热能、核能、水能、生物质能、海洋能等，太阳能是新能源中被人们利用最多、最广泛的清洁能源之一。

太阳能电池就是将太阳能转化成电能供人类使用，在转化过程中硅材料为最核心原料之一，由硅材料经过一系列工序制成单、多晶硅片，在经过制绒、扩散、钝化、减反射、电极制备等一系列工序制作成太阳能电池片，再经过组件、安装形成光伏电站，将光转化成电输送到各地区，而太阳能发电不仅仅局限于电站，大到航天器，小到儿童玩具均有太阳能电池片的身影。

在太阳能电池片制作过程中，制绒是在硅材料加工成单、多晶硅片后第一道主要工序之一，随着单晶硅太阳能电池技术的不断更新，逐渐取代了原多晶硅的市场。单晶硅的制绒主要是用碱与硅片反应刻蚀成绒面，而刻蚀添加剂的存在就是为了更好更快的形成绒面，刻蚀时间从一开始的1000s左右到现在400s左右，极大的缩短了时间，增加了产能，但市场对高转化效率的追求，促使刻蚀添加剂不断的精细化，对刻蚀后绒面要求越来越高。且硅片切割技术从砂浆切割更换为金刚线切割后，表面虽然更光滑，但存在一些金刚线切割造成的沟壑，之前在刻蚀制绒前增加一道纯碱腐蚀工序，去除表面沟壑等缺陷，随着电池片生产厂家降本提效的意识逐渐增强，硅片厚度越来越小，故去除了制绒前的纯碱腐蚀工序，导致沟壑在刻蚀制绒中无法完全去除，因此开发一款制绒后绒面整体均整度较好的添加剂极为重要。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种提升硅片绒面均整度的刻蚀添加剂及使用方法。

为了实现上述技术效果，本发明采用如下方案：

一种提升硅片绒面均整度的刻蚀添加剂，包括分散剂、润湿剂、成核剂、络合剂、消泡剂以及去离子水，按重量百分比，包括以下配比：

余量为去离子水。

优选的技术方案，所述分散剂包括硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠，改性纤维中的一种或至少两种。

优选的技术方案，所述润湿剂包括皂素、脂肪酸甲酯磺酸钠、石油磺酸钠、丙三醇、二异丁基萘磺酸钠中的一种或至少两种。

优选的技术方案，所述成核剂包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、辛基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、石油磺酸钠中的一种或至少两种。

优选的技术方案，所述络合剂包括硫代硫酸钠、乙二胺四乙酸(EDTA)、六偏磷酸钠、三乙醇胺、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的一种或至少两种。

优选的技术方案，所述消泡剂包括乙二醇单丁醚、异丙醇、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、非离子型氟碳聚合物中的一种或至少两种。

一种刻蚀添加剂的使用方法，包括以下步骤：

S1、配制硅片刻蚀添加剂：将2-4％的分散剂、0.05-0.1％的润湿剂、0.1-0.5％的成核剂、0.5-1％的络合剂、0.05-0.1％的消泡剂加入到去离子水中，混合均匀后得到硅片刻蚀添加剂；

S2、配制硅片刻蚀液：将步骤S1制得的硅片刻蚀添加剂按质量比0.4～0.6％加入到碱溶液中，混合均匀制得硅片刻蚀液；

S3、将硅片投入步骤S2制得的硅片刻蚀液中进行刻蚀，78～84℃清洗300～480s。

优选的技术方案，所述碱溶液为质量百分比含量为0.6-1.3％的氢氧化钠溶液。

优选的技术方案，所述的步骤S3中的刻蚀分批连续进行，以200-600片为一个批次，每批硅片完成刻蚀后需补加碱和硅片刻蚀添加剂，如此循环补液完成批量生产。

与现有技术相比，有益效果为：

(1)本发明中的分散剂可以更好的将碱与硅片反应生成物分散到溶液中，除此之外，还能将刻蚀添加剂中的有效成分均匀的分散在刻蚀液中，经过分散生成物，带入有效物质不断的反复进行，完成刻蚀。另外此分散剂也有一定的防沉淀作用，使刻蚀添加剂更稳定。

(2)本发明的润湿剂的疏水段在溶液中与硅片结合，亲水段随水流动而起到润湿作用，将污垢从硅片表面剥离出来，而且由于硅片前道工序的影响，硅片表面存在沟壑，而润湿剂降低了溶液表面张力，使有效物质无差别的作用于硅片表面，达到均匀刻蚀的效果。

(3)本发明的成核剂采用不同分子量的表面活性剂，在降低界面张力的同时，利用其中一些小分子量的物质对硅片表面沟壑处进行刻蚀，从而达到刻蚀过后绒面的均整度。

(4)使用本发明的硅片清洗剂后，很大程度上提升了刻蚀后的绒面均整度，减少了前端工序造成的硅片表面沟壑问题，对清洗及效率均有提升，太阳能电池的转换效率提高0.02-0.06％。

附图说明

图1为刻蚀前原始硅片SEM图片；

图2为现有技术中刻蚀添加剂刻蚀后绒面SEM图片

图3为使用本发明刻蚀添加剂刻蚀后绒面SEM图片；

图4为对照组实施例1和本发明实施例1处理所得电池片光电转换效率对比。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种提升太阳能绒面均整度的刻蚀添加剂，包括分散剂、润湿剂、成核剂、络合剂、消泡剂以及去离子水，按重量百分比，包括以下配比：

余量为去离子水。

优选的技术方案，所述分散剂包括硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠，改性纤维中的一种或至少两种。

优选的技术方案，所述润湿剂包括皂素、脂肪酸甲酯磺酸钠、石油磺酸钠、丙三醇、二异丁基萘磺酸钠中的一种或至少两种。

优选的技术方案，所述成核剂包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、辛基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、石油磺酸钠中的一种或至少两种。

优选的技术方案，所述络合剂包括硫代硫酸钠、乙二胺四乙酸(EDTA)、六偏磷酸钠、三乙醇胺、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的一种或至少两种。

优选的技术方案，所述消泡剂包括乙二醇单丁醚、异丙醇、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、非离子型氟碳聚合物中的一种或至少两种。

一种刻蚀添加剂的使用方法，包括以下步骤：

S1、配制硅片刻蚀添加剂：将2-4％的分散剂、0.05-0.1％的润湿剂、0.1-0.5％的成核剂、0.5-1％的络合剂、0.05-0.1％的消泡剂加入到去离子水中，混合均匀后得到硅片刻蚀添加剂；

S2、配制硅片刻蚀液：将步骤S1制得的硅片刻蚀添加剂按质量比0.4～0.6％加入到碱溶液中，混合均匀制得硅片刻蚀液；

S3、将硅片投入步骤S2制得的硅片刻蚀液中进行刻蚀，78～84℃清洗300～480s。

优选的技术方案，所述碱溶液为质量百分比含量为0.6-1.3％的氢氧化钠溶液。

优选的技术方案，所述的步骤S3中的刻蚀分批连续进行，以200-600片为一个批次，每批硅片完成刻蚀后需补加碱和硅片刻蚀添加剂，如此循环补液完成批量生产。

对照组1(对照组1是现有技术中的制绒方式)

单晶硅制绒

向制绒槽中加入350L去离子水，升温至80℃后保持恒温，然后加入5.5L氢氧化钠溶液(48％固含量)、2.0L产线现有技术的刻蚀添加剂，开启循环鼓泡混合均匀，将经过前清洗后的硅片以400pcs为一个批次放入制绒槽中进行反应420s，待反应结束后将硅片取出，进行清洗、干燥等后道工序，每刻蚀反应1批后补加碱液550ml、刻蚀添加剂130mL、去离子水12000mL，如此循环补液完成每批硅片清洗。

实施例1(实施例1是本发明申请的一种实施方式)

(1)配置刻蚀添加剂

将0.5％的聚丙烯酸钠、1％的硅酸钠、0.05％的丙三醇、0.01％聚乙二醇400、0.2％聚乙二醇200、0.01％辛基磺酸钠、0.6％的乙二胺四乙酸(EDTA)、0.05％的非离子型氟碳聚合物，加入去离子水中，混合均匀后即可制得硅片刻蚀添加剂。

(2)单晶硅制绒

向制绒槽中加入350L去离子水，升温至80℃后保持恒温，然后加入5.5L氢氧化钠溶液(48％固含量)、加入2.0L上述配得刻蚀添加剂，开启循环鼓泡混合均匀，将经过前清洗后的硅片以400pcs为一个批次放入制绒槽中进行反应420s，待反应结束后将硅片取出，进行清洗、干燥等后道工序，每刻蚀反应1批后补加碱液550ml、刻蚀添加剂130mL、去离子水12000mL，如此循环补液完成每批硅片清洗。

分别将刻蚀前的硅片、用现有技术添加剂刻蚀的硅片以及用本发明申请中添加剂刻蚀的硅片通过电子扫描显微镜进行观察，结果分别如图1、图2以及图3所示，通过观察发现，利用本发明申请中的添加剂刻蚀后的硅片制绒后与利用现有技术中的添加剂刻蚀后的硅片制绒后相比，其表面的均整度有很大程度的提高。

此外，将使用现有技术添加剂刻蚀的硅片制成的太阳能电池与使用本发明申请中添加剂刻蚀的硅片制成的太阳能电池相比，使用本发明申请中添加剂刻蚀的硅片制成的太阳能电池其转换效率明显提高，结果如图4中的表格所示。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。