[发明专利]一种硅片蚀刻液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅片蚀刻液及其制备方法。

背景技术

太阳能光伏电池硅片蚀刻液是多种化学物质的混合体，用来处理太阳能光伏电池的硅片，蚀刻液的质量优劣决定了硅片的光电转换效率和生产成本。

现有技术中，太阳能光伏电池硅片蚀刻液的工业化生产主要采用如下方法：以氢氧化钾或氢氧化钠、硅酸钾或硅酸钠为原料，在它们的水溶液中加入异丙醇，用作为硅片的蚀刻液。上述方法存在硅片蚀刻后的表面质量不佳(光电转换效率低于16.5％)，成品率低(75％以下)，处理硅片量小(1000克蚀刻液对125mm×125mm的硅片的处理量仅达25片)，废水多，异丙醇对人体有害，生产成本高等不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种硅片蚀刻液，经过其蚀刻的硅片表面质量好。

本发明还要提供一种上述硅片蚀刻液的制备方法，该方法生产成本低。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种方案是：一种硅片蚀刻液，其由如下组分组成：a)碱金属的氢氧化物；b)碱金属的偏硅酸盐；c)碱金属的烯二酸盐；d)金属羰基化合物；e)水，其中，组分a)、b)、c)、d)的摩尔比为1.2～4∶1∶0.1～1∶0.2～1，组分e)占所述硅片蚀刻液总重量的25％～55％。

所述的碱金属优选为钾或钠。金属羰基化合物可以为羰基钨、羰基钴、羰基镍或羰基锰中的一种或几种，优选羰基钴。烯二酸盐的碳数优选在11～18之间的整数。蚀刻液中，组分a)、b)、c)、d)的摩尔比优选为2～3.5∶1∶0.2～0.8∶0.3～0.7。

优选地，蚀刻液的各种组分中的碱金属相同，例如当a)为KOH时，b)优选为偏硅酸钾，c)优选为烯二酸钾；当a)为NaOH时，b)优选为偏硅酸钠，c)优选为烯二酸钠。

本发明硅片蚀刻液中的金属羰基化合物的CO键与氢气有很强的亲和力，其能使硅片蚀刻过程中产生的氢气在产生后被立刻吸附带走，保证了在硅片表面的每一部位都均匀而连续的进行蚀刻反应；蚀刻液中的碱金属的烯二酸盐能够在硅片蚀刻液中形成稳定的缓冲溶液，使蚀刻液中的碱与偏硅酸盐的浓度效应在相当长的时间内保持恒定，解决了硅片蚀刻过程中化学反应开始激烈后缓慢的缺陷，保持了稳定的化学反应速率，在提高了产品蚀刻质量同时延长蚀刻液的寿命。利用本发明的蚀刻液处理硅片，硅片蚀刻质量好，处理硅片的数量增加、成品率高；而且由于蚀刻液完全以水为溶剂，避免了异丙醇气体对人体的危害，更加环保。

本领域的普通技术人员在知晓本发明方案后，可以结合本领域的常规技术手段制备得到本发明的蚀刻液。本发明中所述的a)组分如氢氧化钠或氢氧化钾，b)组分如偏硅酸钾或偏硅酸钠，c)组分如十五碳-3-烯-1，15-二酸，组分d)如羰基钴、羰基镍等均可以通过商购获得或采用本领域所公知的技术手段制备得到。然而，为了最大化蚀刻液产品的性能以及降低蚀刻液的生产成本，本发明同时提供了一种制备上述硅片蚀刻液的优选方案，该方案具体如下：

一种上述硅片蚀刻液的制备方法，其依次包括如下步骤：

(1)在反应容器中，将化合物a)与二氧化硅按摩尔比2～2.2∶1混合，并使它们在水溶剂中，于温度50℃～120℃下反应生成所述的化合物b)；

(2)、分别将c)、d)加入到反应容器中，于温度100℃～150℃下保温搅拌至少2小时，得所述的硅片蚀刻液。

根据本发明制备方法的一方面，将烯烃二酸与碱金属的氢氧化物按投料摩尔比1∶2～2.5混合，使烯烃二酸完全反应生成所述c)和水，得到所述c)、水以及剩余的碱金属的氢氧化物的混合物，然后将在步骤(2)中，将该混合物直接加入到容器中。

根据本发明制备方法的另一方面，使化合物d)以乳化液的形式加入，所述乳化液由化合物d)在高压高速搅拌条件下，在水中发生乳化形成。乳化液中，d)的质量百分含量优选为95％～98％。

优选地，步骤(2)中，保温搅拌在温度120℃～150℃下进行4～6小时。

在采用本发明制备方法时，各种物质的加入量应满足其最后所得蚀刻液中各组分的比例落入本发明蚀刻液所限定的范围之中。

本发明制备方法能够使组成蚀刻液的各组分充分混合，从而在硅片的蚀刻过程中，体现出更优化的协同作用。此外，本发明制备方法操作简单、成本较低、产生的废水少，利于环保。

具体实施方式

以下实施例中，碱金属的烯二酸盐(以十五碳-3-烯-1，15-二酸钾为例)的合成路线如下：