[发明专利]一种含多元醇和PEG的单晶硅制绒添加剂配方

说明书

本发明涉及一种含多元醇和PEG的单晶硅制绒液的添加剂配方，添加剂的组分为：多元醇，PEG，有机酸钠盐，无机盐和去离子水。其中多元醇是MPD、乙二醇、1，2‑丙二醇、丙三醇和1，4‑丁二醇中一种或几种的混合物，与水的重量比为0.5‑2.5:100；PEG包括PEG200、PEG400、PEG600、PEG800和PEG1000中一种或几种的混合物，与水的重量比为1.0‑3.0:100；有机钠盐是丁二酸钠、乙二酸钠、苯甲酸钠、苯乙酸钠和间苯二甲酸钠中一种或几种的混合物，与水的重量比为0.1‑1.0:100；无机盐是NaCl、KCl、Na₂SO₄、K₂SO₄、Na₂SiO₃中一种或几种的混合物，与水的重量比为0.1‑1.0:100。单晶硅表面制绒剂配方为：1 L去离子水中加入重量百分浓度为30%的NaOH溶液20.0‑40.0mL，加入本添加剂8.0‑18.0mL。

技术领域

本发明属于太阳能电池单晶硅片技术领域，尤其涉及一种含多元醇及其聚合物的种类、含量对单晶硅片制绒的影响。

背景技术

可再生资源是指那些可以供人类长期利用的资源，太阳能是其中最重要的一种，其能量对于地球来说是永久的。由此可见，如果人类能够依靠科技，大量、高效、低成本的获取太阳能，那么人类拥有的能源是不可限量的。目前人类利用太阳能的途径很多，但总量却很少，其中最重要的途径就是进行光电转换，相应核心技术就是单晶硅太阳能电池。

单晶硅太阳能电池主要吸收可见光部分，400-700 nm波长。主要材料采用3-5 mm的P型单晶硅。当光波照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅中，将激发出光生电子—空穴对。光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。当光伏电池两端接一负载后，光电池就从P区经负载流至N区，负载中就有功率输出。然后通过导线传递到各个能转换电能的装置，电能又转化为其他形式的能量。这样最终被人类所利用。

单晶硅表面制绒是提高硅太阳能电池光电转换效率的重要手段。制绒是指利用硅的各向异性腐蚀特性在表面刻出类似于金字塔或者是蜂窝状的结构。其目的有两点：一是增加PN结的面积；二是降低单晶硅太阳能电池对光的反射率。

单晶硅片能够被一定浓度的碱腐蚀，并且是各向异性的，即不同的晶面上的腐蚀速率是不一样的，这给我们提供了制绒的可能性。利用这一原理，将特定晶向的单晶硅片放入碱溶液中腐蚀，即可完成制绒操作。其硅片表面的反应方程式为：

Si + H₂O + 2OH^- = SiO₃^2- + 2H₂

由于碱腐蚀速率、硅面的浸润和氢气的逸出等因素对制绒过程效果产生重要影响，制绒液中加入添加剂对整个制绒体系来说是至关重要，它将直接影响太阳能电池的光电转换效率。我们可以利用这个性质，来选择合适的添加剂，提高制绒质量，使产品更加完善。比如，当在制绒剂中加入少量的表面活性剂，就可有效的降低制绒液的表面张力，使反应能够顺利进行，不会出现氢气泡无法脱离单晶硅片表面的现象。在制绒液中加入一定量的酸性物质，减少体系中的氢氧根离子浓度，从而减缓硅与氢氧根的反应，抑制制绒反应速率，制得的绒面更加均匀，不会产生白斑等。相反，在一定时间下，如果反应进行得不够充分，可以选择在制绒液中补充适量的碱，使反应顺利的进行。

目前，工业生产中常用的制绒液由NaOH、Na₂SiO₃、异丙醇、去离子水等组成。这种制绒液的制绒效果并不理想，主要有获得金字塔的尺寸比较大，一般为10-15μm ；硅片腐蚀量比较大；制绒稳定性不好；制绒后硅片表面均匀性差，可以看到明显的黑斑、白斑等问题。因此，如果通过在制绒液中加入制绒添加剂，很好的解决上述问题，将具有重要的意义。