本發(fā)明屬于半導(dǎo)體硅晶體表面腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單晶硅表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑。

背景技術(shù)：

太陽能因其安全無污染、不受地域限制等優(yōu)點(diǎn)近年來得到大力發(fā)展，尤其是以晶體硅太陽能電池為代表的光伏應(yīng)用產(chǎn)品發(fā)展迅猛，在整個光伏產(chǎn)業(yè)中占80％以上的份額。高效率、低成本一直是太陽能電池技術(shù)發(fā)展中不變的追求，而表面反射率是影響太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的直接因素之一。太陽能電池表面織構(gòu)化技術(shù)可以有效降低太陽能電池的表面反射率。對于單晶硅來說，目前產(chǎn)業(yè)界選擇(100)晶向的單晶硅片為基體，利用單晶硅片在堿性溶液中的各項異性腐蝕特性在硅片表面構(gòu)建隨機(jī)金字塔為結(jié)構(gòu)特征的表面織構(gòu)化陷光結(jié)構(gòu)。

硅片在與堿性溶液的反應(yīng)中，如果表面不存在局域鈍化點(diǎn)的情形下，(100)晶面各處將平均化地腐蝕，無法實(shí)現(xiàn)金字塔形的織構(gòu)圖形。如果在反應(yīng)體系中存在著與硅原子作用的某些助劑成分，那么這些成分可以在硅晶面上隨機(jī)形成局域鈍化點(diǎn)，阻礙該區(qū)域被堿腐蝕；而未被助劑成分鈍化的區(qū)域，則與堿反應(yīng)不斷向硅片內(nèi)部腐蝕。由于(111)晶面的腐蝕速率比(100)晶面慢數(shù)百倍，因此反應(yīng)后硅片會形成以鈍化點(diǎn)為頂端、四個(111)晶面圍成的金字塔形的織構(gòu)圖形。金字塔的大小和密度主要由局域鈍化點(diǎn)密度決定。同時硅片在堿性溶液中的腐蝕過程中會不斷有氫氣析出，并在硅片表面形成氫氣泡，氫氣泡在硅片表面的脫附速率會對表面織構(gòu)圖形的均勻性產(chǎn)生影響。另外排泡過程中氣泡沿硅片表面垂直上浮的過程中也會阻礙腐蝕液與硅片的接觸，從而對表面織構(gòu)的均勻性造成影響。本發(fā)明在大量實(shí)驗的基礎(chǔ)上優(yōu)選出三種組分，分別控制局域鈍化促進(jìn)金字塔形核、氣體脫附以及排除氣泡流動過程中對表面織構(gòu)化腐蝕的影響，最終獲得高度均勻性的金字塔形的織構(gòu)化表面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種硅晶體表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑。

本發(fā)明的硅晶體表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑，其特征在于，其組份包含甲組份，質(zhì)量百分比0.01-40％；乙組份，質(zhì)量百分比0.01-50％；丙組份，質(zhì)量百分比0.01-50％；丁組份為余量的水。所述的甲組份包含聚乙二醇和聚乙二醇單烷基醚中的一種或幾種的混合物；所述的乙組份包含二甲基甲酰胺、苯胺、硝基甲烷、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、二乙二醇單丁醚、二甘醇中的一種或幾種的混合物；所述的丙組份包含十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基膦酸酯鹽、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯、乙氧基改性聚三硅氧烷、茶多酚、鞣酸和木質(zhì)素磺酸鹽中的一種或者幾種的混合物。

本發(fā)明的硅晶體表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑，甲組份中的聚乙二醇及聚乙二醇單烷基醚中的乙二醇單體聚合度為2-20，聚乙二醇單烷基醚中的烷基團(tuán)隨著碳原子數(shù)的增加從甲基到辛基；

本發(fā)明的硅晶體表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑，丙組份中的烷基酚聚氧乙烯醚選用辛基酚或壬基酚，乙二醇單體聚合度為8-12。

本發(fā)明的硅晶體表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑，丁組份的中的水為純水；作為優(yōu)選，在丁組份中加入氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿，占水的質(zhì)量比為0.1-5％，調(diào)節(jié)體系為堿性；作為優(yōu)選，在丁組份中加入鹽酸、醋酸等酸，占水的質(zhì)量比為0.1-5％，調(diào)節(jié)體系為酸性。。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益效果是：

本發(fā)明的用于硅晶體表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑，通過在硅片表面鈍化形核、降低溶液體系表面張力、提高溶液對硅片表面潤濕性能方面的設(shè)計，使硅晶體表面獲得的高度均勻的金字塔形織構(gòu)圖形，其限光效果優(yōu)異。當(dāng)用于制造太陽能電池時，使電池片的表面反射率較同類產(chǎn)品更低，最終使太陽能電池電流密度提升、轉(zhuǎn)化效率更高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是硅晶體在含本發(fā)明助劑的堿溶液中腐蝕后的掃描電子顯微鏡圖。

圖2是硅晶體在含本發(fā)明助劑的堿溶液中腐蝕后的反射率曲線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

1)甲組份選擇聚乙二醇單甲醚(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％)，乙組份選擇二甲基甲酰胺(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％)，丙組分選擇十二烷基苯磺酸鈉(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％)以及木質(zhì)素磺酸鈉(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5％)，余量為去離子水，混合均勻，即為一種用于硅晶體表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑。該助劑的用法在以下步驟中示例說明：

2)配置濃度為2％的NaOH溶液作為硅晶片織構(gòu)化的腐蝕液，加熱至80攝氏度；

3)向腐蝕液中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的上述助劑，并混合均勻；

4)硅晶片先利用NaOH和雙氧水的混合溶液進(jìn)行表面清洗，之后在添加了上述助劑的腐蝕液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間20分鐘；

5)反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過后續(xù)清洗并干燥，即可得到優(yōu)異的織構(gòu)化表面。

如附圖1所示，所得織構(gòu)化圖形中的金字塔覆蓋均勻，尺寸分布較為一致，大小約3-5微米。附圖2所示為所得織構(gòu)化表面的反射率曲線，400-1050nm波長范圍的平均反射率低于11％，減反射效果優(yōu)異。

實(shí)施例2：

1)甲組份選擇聚乙二醇單丁醚(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％)，乙組份選擇N-甲基吡咯烷酮(質(zhì)量分?jǐn)?shù)12％)以及二甘醇(質(zhì)量分?jǐn)?shù)8％)，丙組分選擇壬基酚聚氧乙烯醚(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％)，丁組份為氫氧化鈉稀溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％)，混合均勻，即為一種用于硅晶體表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑。該助劑的用法類似實(shí)施例1中步驟2-5所述。

實(shí)施例3：

2)甲組份選擇聚乙二醇(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％)、聚乙二醇單甲醚(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1％)和聚乙二醇單辛醚(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1％)的混合物，乙組份選擇二乙二醇單丁醚(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％)以及硝基甲烷(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％)，丙組分選擇聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％)，余量為去離子水，混合均勻即為一種用于硅晶體表面織構(gòu)化腐蝕的化學(xué)助劑。該助劑的用法類似實(shí)施例1中步驟2-5所述。

上述實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，為的是更加清楚說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并不以此對本發(fā)明的保護(hù)范圍作出限制。