单晶硅添加剂制绒液.pdf

本发明公开了一种单晶硅添加剂制绒液，由碱性腐蚀液和表面活性剂及有机酸或盐组成，其中表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.05～0.5％，有机酸或盐的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.1～10.0％。本发明使单晶硅片绒面“金字塔”尺寸均匀，且无白斑无明显印痕，在适当的温度条件下，快速有效形成绒面且与现有生产设备匹配。

1.  一种单晶硅添加剂制绒液，其特征是：由碱性腐蚀液和表面活性剂及有机酸或盐组成，其中表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.05～0.5％，有机酸或盐的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.1～10.0％。

2.  根据权利要求1所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是：所述碱性腐蚀液是由氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、磷酸钠的一种或几种和水组成的腐蚀液。

3.  根据权利要求2所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是：碱性腐蚀液中碱或盐的质量百分比为0.2％～5％。

4.  根据权利要求1、2或3所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是：制绒液温度为60～75℃。

5.  根据权利要求1、2或3所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是：有机酸或盐是含4～10个碳的脂肪酸或含4～10个碳的脂肪酸盐及苯基脂肪酸的一种或几种；表面活性剂为烷基酚型表面活性剂或EOPOEO型嵌段共聚物的一种或几种。

6.  根据权利要求1、2或3所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是：有机酸或盐为：丁酸、戊酸、庚酸、酒石酸或苯甲酸钠。

单晶硅添加剂制绒液
技术领域：
本发明涉及一种单晶硅添加剂制绒液。
背景技术：
在单晶硅碱性腐蚀制绒过程中，典型的碱性溶液的主要组分为氢氧化钠(NaOH)，硅酸钠(Na₂SiO₃)或异丙醇(IPA)和H₂O。在较高的温度下，碱性水溶液中的单晶硅会发生如下的腐蚀反应：
Si+6OH^-——SiO₃^2-+3H₂O+4e
4H⁺+4e——2H₂↑
总的反应方程式为：
Si+2OH^-+H₂O＝SiO₃^2-+2H₂↑
由于硅晶体不同晶像的硅原子排列间距有异，因此碱溶液的腐蚀速度也不相同。一般说来，碱溶液浓度和温度较高时，在单晶硅的[100]和[111]方向的腐蚀速度相似，常用于去除硅表面的机械损伤层。碱溶液浓度较低时，在上述两个晶面上的腐蚀速度差别较明显，速度比值被称为“各向异性因子”。因此，通过改变碱溶液的浓度和温度，可以有效地改变各项异性因子，使在[100]方向的腐蚀速度较快，而在[111]方向的腐蚀速度较慢，从而在硅片表面形成密集分布的“金字塔”结构的减反射绒面。
硅酸钠(Na₂SiO₃)在水中存在以下的水解反应：
Na₂SiO₃+2H₂O＝NaH₃SiO₄+NaOH
2NaH₃SiO₄＝Na₂H₄Si₂O₇+H₂O
因此硅酸钠水溶液具有较强的碱性，多次水解产物中包含有硅酸，多种硅酸盐和硅酸氢盐，其中存在大量的极性和非极性基团，可以有效降低溶液的表面张力并改善单晶硅片表面的润湿效果，这与IPA在碱腐蚀液中的作用类似。但由于IPA价格高，且挥发速度较快，因此，当前很多研究小组都在寻找一种既不需添加IPA，又可以实现工业化应用的单晶硅均匀绒面制备技术。
关于单晶硅各向异性腐蚀所用的腐蚀剂，目前所有已知的溶液都是碱性的，一般可分为两类：一类是有机腐蚀剂，包括EPW(乙二胺，邻苯二甲酸和水)、TMAH(四甲基氢氧化铵)等；另一类是无机腐蚀剂，包括碱性溶液，如KOH、NaOH、LiOH、CsOH和NH3·H2O等，这两类腐蚀剂具有非常类似的腐蚀现象。为了得到在某种条件下满意的硅腐蚀的各向异性以及腐蚀表面，常在其中加入添加剂，如IPA，无水乙醇，次氯酸盐及(NH4)₂S₂O₄等。
一般认为，反应起始于晶体硅表面缺陷和杂质处，而经过去损伤层的单晶硅片表面缺陷和杂质较少，难以解释制作的绒面均匀覆盖表面。Na₂SiO₃溶液中的非极性功能团易于吸附在单晶硅表面，阻碍OH^-离子对Si的腐蚀反应，提供了“金字塔”结构绒面成核的起点。起点越多越均匀，则腐蚀后的金字塔尺寸越均匀，且易于控制，对电池性能的改善有很大的作用。但反应过程中不断产生硅酸钠，而当腐蚀液中SiO₃^2-含量过高时，碱腐蚀法难以在单晶硅表面形成理想的减反射绒面。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种使单晶硅片绒面“金字塔”尺寸均匀，且无白斑无明显印痕，能快速有效形成绒面且与现有生产设备匹配的单晶硅添加剂制绒液。
本发明的技术解决方案是：
一种单晶硅添加剂制绒液，其特征是：由碱性腐蚀液和表面活性剂及有机酸或盐组成，其中表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.05～0.5％，有机酸或盐的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.1～10.0％。
所述碱性腐蚀液是由氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、磷酸钠的一种或几种和水组成的腐蚀液。
碱性腐蚀液中碱或盐的质量百分比为0.2％～5％。
制绒液温度为60～75℃。
有机酸或盐是含4～10个碳的脂肪酸或含4～10个碳的脂肪酸盐及苯基脂肪酸的一种或几种；表面活性剂为烷基酚型表面活性剂或EOPOEO型嵌段共聚物的一种或几种。
有机酸或盐为：丁酸、戊酸、庚酸、酒石酸或苯甲酸钠。
本发明使单晶硅片绒面“金字塔”尺寸均匀，且无白斑无明显印痕，在适当的温度条件下，快速有效形成绒面且与现有生产设备匹配。本发明使溶液中增加“成核”起点，使绒面“金字塔”能够在硅片表面均匀生长，并密集排列。添加剂中还含有一定量的表面活性剂，起到降低水的表面张力，有效润湿硅片表面，减少花斑现象，使制绒后硅片表面干净均匀。由于绒面金字塔更加均匀，尺寸可控，因此在扩散方阻提高及烧结温度较高的情况下，能够有效减小电池漏电。对组件的功率输出有很高的价值。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1是经本发明处理的单晶硅绒面照片。
具体实施方式：
一种单晶硅添加剂制绒液，由碱性腐蚀液和表面活性剂及有机酸或盐组成，其中表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.05～0.5％(例0.05％、0.2％、0.5％)，有机酸或盐的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.1～10.0％(例0.1％、5％、10％)。所述碱性腐蚀液是由0.2％～5％(例0.2％、2％、5％)质量百分比的氢氧化钠(或氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠或磷酸钠的一种或几种)和水组成的腐蚀液。
有机酸或盐是含4～10个碳的脂肪酸或含4～10个碳的脂肪酸盐及苯基脂肪酸的一种或几种(例丁酸、戊酸、庚酸、酒石酸或苯甲酸钠)；表面活性剂为烷基酚型表面活性剂或EOPOEO型嵌段共聚物的一种或几种(例Pluronic F68，P105等)。
使用时，保持制绒液的温度为60～75℃，腐蚀时间10～25分钟。硅片单面减薄量约4～5μm。