專利名稱：一種用于多晶硅片制絨的酸性制絨液及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于多晶硅片制絨的酸性制絨液及其使用方法。
背景技術(shù)：
在太陽電池片制備過程中，為了提高太陽電池的性能和效率，需要在硅片表面制作絨面，有效的絨面結(jié)構(gòu)可以使得入射太陽光在硅片表面進(jìn)行多次反射和折射，改變?nèi)肷涔庠诠柚械那斑M(jìn)方向。一方面，延長了光程，從而增加了硅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(jié)附近的區(qū)域被吸收產(chǎn)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。對于多晶硅太陽電池來說，在其制造過程中硅片表面制絨是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。制絨的效果直接影響了最終電池片的轉(zhuǎn)換效率和成品率。由于多晶硅片由不同晶向的晶粒組成， 并且各個晶粒的晶向隨意分布，因此，在一般制絨工藝中多采用酸性溶液的濕化學(xué)腐蝕方法對多晶硅片表面進(jìn)行制絨。該制絨工藝基于酸性溶液對硅的各向同性腐蝕原理，在硅片不同晶粒表面形成相似的凹坑狀絨面，絨面的形貌與晶粒取向性無關(guān)。中國發(fā)明專利CN200410064831. 1公開了一種制備多晶硅絨面的方法，然而該方法中使用的酸性制絨液包含三氧化鉻或鉻酸鉀，有毒性和腐蝕性，并且會產(chǎn)生重金屬污染， 嚴(yán)重危害環(huán)境；中國發(fā)明專利CN200610065676. 4公開了一種用于制備多晶硅絨面的酸腐蝕溶液及其使用方法，但由于在腐蝕溶液中使用了硝酸鹽或亞硝酸鹽，因此在制絨過程中會不可避免的產(chǎn)生氣泡，從而影響絨面的均勻性，同時會大量氮排放，對環(huán)境造成污染。除此以外，現(xiàn)有技術(shù)中還有使用次氯酸鹽，如次氯酸鈉與醇，如乙醇制備制絨液。但由于次氯酸鹽中的氯的氧化能力過強，導(dǎo)致反應(yīng)速度過快，使形成的晶面上的絨面金字塔結(jié)構(gòu)分布不均勻。這些問題同樣存在于現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)中，如果可以發(fā)明一種新的酸性制絨液來解決上述問題，將具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于多晶硅片制絨的酸性制絨液及其使用方法，其特征在于，利用本發(fā)明的酸性制絨液對太陽電池用多晶硅片進(jìn)行表面制絨，可以達(dá)到優(yōu)異的制絨效果。 克服了現(xiàn)有技術(shù)中，制絨液對環(huán)境造成污染以及制絨液本身和工藝條件的不穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致的絨面不均勻等技術(shù)問題。本發(fā)明的申請人經(jīng)過多年研究，發(fā)現(xiàn)使用氧化能力稍弱的高氯酸鹽，配合一定含量的氫氟酸和去離子水，可以有效改善現(xiàn)有技術(shù)中制絨液本身和工藝條件的不穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致的絨面不均勻等技術(shù)問題。本發(fā)明的申請人經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)格控制高氯酸鹽、氫氟酸和去離子水的含量配比是實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)目的的關(guān)鍵。高氯酸鹽在制絨液中的含量過低，由于所含的活性氯含量較低，無法有效提高反應(yīng)速率，導(dǎo)致整個制絨的時間過長，并且無法有效除去硅片表面的有機污染物和金屬雜質(zhì)離子；高氯酸鹽在制絨液中的含量過高， 由于所含活性氯含量較高，使制絨的反應(yīng)速度加快，難以控制。
因此，本發(fā)明的申請人提出一種用于多晶硅片制絨的酸性制絨液，其特征在于其中包含的組分為高氯酸鹽、氫氟酸和去離子水，其中高氯酸鹽和氫氟酸的含量分別為5 30摩爾/升和1 20摩爾/升。高氯酸鹽包括但不限于高氯酸鈉、高氯酸鉀和高氯酸銨。 含量其中，優(yōu)選的，高氯酸鹽和氫氟酸的含量分別為10 25摩爾/升和5 15摩爾/升。更優(yōu)選的，高氯酸鹽和氫氟酸的含量分別為15 18摩爾/升和10-12摩爾/升。最優(yōu)選的，高氯酸鹽和氫氟酸的含量分別為18摩爾/升和10摩爾/升。本發(fā)明的制絨液中還可以添加表面活性劑，添加量為0.05%-02% (重量百分比)。硅基添加劑包括但不限于硅基表面活性劑，如聚甲基硅氧烷及其衍生物；烷基酚聚氧乙烯醚系列，如辛基酚聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚。通過加入上述表面活性劑，與上述特定的高氯酸鹽和氫氟酸含量和比例相配合，可顯著提高制絨的均勻性、晶粒間無明顯色差。一種用于多晶硅片制絨的酸性制絨液的使用方法，具體為，將多晶硅片浸入到該酸性制絨液中，制絨時，溫度為5-20°C、制絨時間為2-lOmin。采用該酸性制絨液及其使用方法對多晶硅片表面進(jìn)行制絨后，在硅片表面形成均勻的凹坑狀絨面，絨面的尺寸約為1 5μπι。在本發(fā)明公開的特定的高氯酸鹽和氫氟酸的含量的條件下，所制得的酸性制絨液可以有效地對多晶硅表面制絨，在這種含量配比的條件下，既克服了現(xiàn)有技術(shù)使用次氯酸鹽氧化性過強，導(dǎo)致反應(yīng)不可控；又可以克服高氯酸鹽本身氧化性較低的缺陷，可以實現(xiàn)對多晶硅理想的制絨效果。在現(xiàn)有技術(shù)中，兩步法制絨是當(dāng)前太陽能電池企業(yè)用于制絨的常規(guī)做法，在傳統(tǒng)的制絨過程中，多晶硅片首先要去除損傷層，然后再制備絨面。而本申請通過上述特定含量以及配比的高氯酸鹽和氫氟酸，充分利用了高氯酸鹽溫和的氧化性能，并配合氫氟酸在多晶硅表面制絨，損傷層去除的過程就是制絨過程，將多晶硅片放在本發(fā)明的制絨液中，腐蝕其表面的損傷層，同時達(dá)到制絨的目的。既保證反應(yīng)條件溫和可控，又同時保證了反應(yīng)時間不致過長。本發(fā)明獲得的意料不到的技術(shù)效果，即，突出特點表現(xiàn)在1)本發(fā)明通過一種新型的制絨液，使絨面的金字塔顆粒的大小都能在一個理想的范圍內(nèi)(1-15 μ m)，且排列緊密，覆蓋率高2)用該制絨液制備獲得的太陽能電池表面金字塔結(jié)構(gòu)均勻，大大增加了對太陽光的吸收面積，減少了太陽光的反射損失；3)制絨液本身性能穩(wěn)定，反應(yīng)速度溫和，避免了對反應(yīng)速度的苛刻的控制要求；4)簡化了現(xiàn)有技術(shù)中兩步法制絨為一步法制絨。5)采用本發(fā)明的酸性制絨液及使用方法，可以得到均勻性好、晶粒間無明顯色差的絨面，絨面尺寸細(xì)小均勻。本發(fā)明的酸性溶液在制絨過程中部產(chǎn)生氣泡，因此有利于得到均勻的絨面。此外，消除了排放廢液中重金屬、高濃度氮等對環(huán)境的危害。該制絨液的配置和使用工藝簡單，設(shè)備低廉，重復(fù)性好。


圖1是實施例1得到的多晶硅片表面絨面的掃描電鏡平面照片。
具體實施例方式實施例1采取如下工藝步驟1)配置酸性制絨液將5摩爾/升的高氯酸鈉和1摩爾/升的氫氟酸溶解于去離子水中；2)將太陽電池用多晶硅片浸入溶液中進(jìn)行表面制絨，制絨溫度為7°C，制絨時間為8min。圖1給出了得到的多晶硅片表面絨面的掃描電鏡平面照片，從圖中可以看到在硅片表面形成的均勻的凹坑狀絨面，絨面尺寸約為1 5μπι。實施例2采取如下工藝步驟1)配置酸性制絨液將30摩爾/升的高氯酸鈉和20摩爾/ 升的氫氟酸、0.05% (重量百分比)的聚甲基硅氧烷溶解于去離子水中；2)將太陽電池用多晶硅片浸入溶液中進(jìn)行表面制絨，制絨溫度為10°C，制絨時間為5min。實施例3采取如下工藝步驟1)配置酸性制絨液將10摩爾/升的高氯酸鈉和5摩爾/升的氫氟酸、0.2% (重量百分比)的辛基酚聚氧乙烯醚溶解于去離子水中2)將太陽電池用多晶硅片浸入溶液中進(jìn)行表面制絨，制絨溫度為10°C，制絨時間為5min。實施例4采取如下工藝步驟1)配置酸性制絨液將25摩爾/升的高氯酸鈉和15摩爾/ 升的氫氟酸溶解于去離子水中；2)將太陽電池用多晶硅片浸入溶液中進(jìn)行表面制絨，制絨溫度為10°C，制絨時間為5min。實施例5采取如下工藝步驟1)配置酸性制絨液將15摩爾/升的高氯酸鈉和10摩爾/ 升的氫氟酸溶解于去離子水中；2)將太陽電池用多晶硅片浸入溶液中進(jìn)行表面制絨，制絨溫度為10°C，制絨時間為anin。實施例6采取如下工藝步驟1)配置酸性制絨液將18摩爾/升的高氯酸鈉和12摩爾/ 升的氫氟酸溶解于去離子水中；2)將太陽電池用多晶硅片浸入溶液中進(jìn)行表面制絨，制絨溫度為10°C，制絨時間為5min。實施例7采取如下工藝步驟1)配置酸性制絨液將18摩爾/升的高氯酸鈉和10摩爾/ 升的氫氟酸溶解于去離子水中2)將太陽電池用多晶硅片浸入溶液中進(jìn)行表面制絨，制絨溫度為10°C，制絨時間為lOmin。實施例8 (比較例)采取如下工藝步驟1)配置酸性制絨液將18摩爾/升的次氯酸鈉和12摩爾/ 升的氫氟酸溶解于去離子水中；2)將太陽電池用多晶硅片浸入溶液中進(jìn)行表面制絨，制絨溫度為10°C，制絨時間為5min。本發(fā)明制絨液的制絨主要技術(shù)指標(biāo)參見表1表 權(quán)利要求
1.一種用于多晶硅片制絨的酸性制絨液，其特征在于其中包含的組分為高氯酸鹽、 氫氟酸和去離子水，其中高氯酸鹽和氫氟酸的含量分別為5 30摩爾/升和1 20摩爾/升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性制絨液，其中，高氯酸鹽和氫氟酸的含量分別為10 25 摩爾/升和5 15摩爾/升。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的酸性制絨液，其中，高氯酸鹽和氫氟酸的含量分別為15 18 摩爾/升和10 12摩爾/升。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的酸性制絨液，高氯酸鹽和氫氟酸的含量分別為18摩爾/升和 10摩爾/升。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的酸性制絨液，還可以添加表面活性劑，添加量為 0. 05% -0. 2% (重量百分比)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的酸性制絨液，表面活性劑為硅基表面活性劑，如聚甲基硅氧烷及其衍生物或烷基酚聚氧乙烯醚系列，如辛基酚聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的酸性制絨液，其中高氯酸鹽為高氯酸鈉、高氯酸鉀或高氯酸銨。
8.一種使用權(quán)利要求1-7所述的酸性制絨液制絨的方法，其特征在于，將多晶硅片浸入到該酸性制絨液中，制絨時，溫度為5-20°C，制絨時間為2-lOmin。制絨完成后，在硅片表面形成均勻的凹坑狀絨面，絨面的尺寸約為1 5μπι。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于多晶硅片制絨的酸性制絨液及其使用方法，其特征在于，利用本發(fā)明的酸性制絨液對太陽電池用多晶硅片進(jìn)行表面制絨，可以達(dá)到優(yōu)異的制絨效果?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中，制絨液對環(huán)境造成污染以及制絨液本身和工藝條件的不穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致的絨面不均勻等技術(shù)問題。
文檔編號C30B33/10GK102330154SQ20111021253
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者李明, 符黎明, 陳培良 申請人:常州時創(chuàng)能源科技有限公司