[发明专利]一类用于多晶硅制绒的表面活性剂复配物，含该复配物的制绒液及制绒方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备太阳能电池的多晶硅技术领域，具体涉及一种多晶硅制绒的表面活性剂复配物，含该复配物的制绒液及制备低反射率多晶硅绒面的方法。

背景技术

随着不可再生能源的日益匮乏，可再生能源的高效利用得到了重视。自从太阳能电池问世以来，其可再生、清洁及可省却昂贵的输电电路的造价，引起了广泛的关注。从开始的单晶硅太阳能电池到如今的多晶硅太阳能电池，如何提高其转化效率始终是科学家们孜孜不倦的追求目标。

要提高太阳能电池的转化效率，首先是让更多的光线进入晶体硅。一种有效的方法是在晶体硅上镀上一层折射率周期性变化的多层膜。但是此方法会导致晶体硅太阳能电池的生产成本增加，不利于工业化的推广。另一种有效的方法是在多晶硅表面进行绒面修饰，使得入射光能在电池表面进行多次反射折射，增加了光程，加大光生载流子的收集几率，从而反射率降低，提高太阳能的转化效率。

单晶硅的绒面生成体系一般采用碱液和异丙醇的混合溶液，由于碱液在单晶硅的<100>和<111>面的腐蚀速度不一样，从而生成了具有金字塔形状的绒面。此种绒面能够很好的降低反射率，故具有较好的光电转化效率。但是多晶硅表面存在各种晶格，而且晶粒的取向不同，这种碱液体系不能够有效地降低反射率，从而此种制绒体系不能应用于多晶硅制绒。目前，用于多晶硅制绒体系一般是HF-HNO₃的混合液，并辅之以各种添加剂来稳定制绒体系，例如去离子水、醋酸、硫酸和磷酸等。将多晶硅放入到上述制绒体系中，会在多晶硅表面产生凹凸不平的具有蚯蚓状的结构，此种结构可以使太阳光能够更加多次的在电池表面发生反射和折射，具有很好的陷光作用，从而反射率降低，提高太阳能电池的转化效率。

Yuang-Tung Cheng等人报道了在多晶硅制绒体系HF-HNO₃-H₂O的不同配比下的反射率和表面形貌，发现酸性制绒体系下得到多晶硅的反射率要优于不制绒和碱性条件下制绒的反射率。对比三种不同的制绒比例7:1:2.5、15:1:2.5和36:1:2.5中得到的反射率后，发现在反应体系在HF-HNO₃-H₂O比例为15:1:2.5下腐蚀时间为60s时得到的反射率为21.41％。但在富HF的体系中，非常容易形成暗纹。而暗纹会变成电池表面的复合中心，从而减少了有效载流子的数量；如果在形成暗纹时腐蚀足够深，则会对后续多晶硅表面钝化膜不利；而且暗纹会极大地影响硅片的强度，在后续电池制做工艺中容易断裂，从而影响太阳能电池的光电转化效率。对于此种状况，徐华天等人通过改变制绒液的组成或者在制绒体系中加入阴离子表面活性剂，发现HF-HNO₃体积比为1:5，得到绒面最低反射率为21.28％，能改良暗纹的形成。林育琼等人向制绒体系中加入了含氟表面活性剂后，改变了传统的制绒体系中发生的同向腐蚀，出现了各向异性腐蚀，得到了反射率为23.90％的绒面，相对于没有加入含氟表面活性剂的25.70％的反射率有了较大的降低。对于HF-HNO₃-H₂O制绒体系，Y.Nishimoto等人对得到的蚯蚓状绒面反射率和绒面参数之间的关系进行了深入的研究，并提出了理论的计算模型：即反射率的降低依赖于多晶硅表面绒面的h/D值,h是绒面高度，D是绒面直径，当h/D＝0.5时得到酸性制绒体系的最低反射率为15～16％。酸性制绒体系中加入表面活性剂，能够有效的提高h/D的值，从而能够很好的降低反射率，而反射率的降低则能够很好地提高光电转化效率。

表面活性剂具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。而其中碳氟类表面活性剂以其“三高”“两憎”即高表面活性，高耐热稳定性和高化学稳定性，它的含氟烃基既憎水又憎油的特性被广泛应用。

发明内容

为解决现有技术中单晶硅的制绒方法中制备的绒面反射率高的问题，本发明提供一种高效、廉价、性能稳定的多晶硅制绒体系中的表面活性剂复配物，及由其制备的酸性制绒液，并提供了利用此制绒液制绒的方法。采用本发明的制绒液能够有效消除传统制绒体系中产生的暗纹，并且能够达到Y.Nishimoto等人理论研究的最低反射率的数值，从而提高太阳能电池的光电转化效率。