專利名稱：太陽(yáng)能單晶硅片制絨液及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種太陽(yáng)光伏電池技術(shù)領(lǐng)域的制絨液及其應(yīng)用方法，具體是一種可獲得高少子壽命的濕法刻蝕太陽(yáng)能單晶硅片表面微結(jié)構(gòu)的堿腐蝕液及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能光伏發(fā)電是迄今為止最清潔和最有前景的發(fā)電技術(shù)，在眾多領(lǐng)域有著很重要的應(yīng)用。光伏發(fā)電具有可靠安全，沒有噪聲，沒有污染，能量可以說在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)取之不盡，用之不竭。光伏發(fā)電沒有地域的限制，不需要消耗燃料，是可再生的，不需要架設(shè)電線，出現(xiàn)故障的幾率較小，人員維護(hù)也較簡(jiǎn)單，可以結(jié)合屋頂，玻璃等很多家用。目前用于晶體硅表面制絨的方法有很多種，反應(yīng)離子刻蝕、機(jī)械刻槽和化學(xué)腐蝕等，綜合生產(chǎn)成本和制作工藝復(fù)雜程度，化學(xué)腐蝕法在工業(yè)化生產(chǎn)中得到了大規(guī)模應(yīng)用。另外，單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為完整、成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為18%。此方法主要是制備一種堿腐蝕液對(duì)單晶硅表面進(jìn)行制絨，使得單晶硅表面獲得一種分布均勻，尺寸相差不大的金字塔絨面。目前常用的制絨液為硅酸鹽(硅酸鈉或者硅酸鉀)，苛性堿(氫氧化鈉或者氫氧化鉀)，異丙醇或者乙醇，去離子水，以及少量的添加劑組成。這種制絨液的效果并不是非常好，制絨的穩(wěn)定性不是很好，制絨后的金字塔的均勻性不好，表面的金字塔具有尖銳的棱邊和 頂角，這種絨面的少子壽命往往不高。目前工業(yè)上使用的技術(shù)存在的缺陷主要是堿液制絨的單晶硅表面金字塔尺寸不均勻，大金字塔尺寸可達(dá)到4 6 μ m，小的金字塔尺寸為I μ m左右,大小尺寸差異較大,而且金字塔棱棱邊頂角較為尖銳。尖銳的頂角和棱邊有非常高的缺陷態(tài)密度，很容易形成少子的復(fù)合中心，降低少子壽命。在鈍化過程中，在金字塔頂角和棱邊上薄膜與硅之間容易產(chǎn)生裂縫而降低鈍化效果，同時(shí)增加電極電阻和增加電極的漏電流，不利于提高太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種太陽(yáng)能單晶硅片制絨液及其應(yīng)用方法，該制絨液能夠在單晶硅表面刻蝕出I 3微米均勻分布的金字塔結(jié)構(gòu)，制絨后的硅片少子壽命高，且該制絨液制備方法簡(jiǎn)單、實(shí)用。本發(fā)明一個(gè)主要特征是能夠在單晶硅表面刻蝕出無尖銳棱邊、頂角的金字塔結(jié)構(gòu)，金字塔頂角和棱邊呈圓弧過渡。這樣的結(jié)構(gòu)表面缺陷態(tài)密度低，少子復(fù)合概率小，少子壽命高。而且這樣無尖銳的棱邊和頂角結(jié)構(gòu)容易獲得良好的鈍化效果，降低電極接觸電阻，提高太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能單晶硅片制絨液，其組分為:Na0H9.6 12.5g/L、乙醇50 100mL/L、乙醇鈉0.25 2g/L、維生素I 2g/L以及0.5 2.5g/L的全氟燒基醚羧酸鉀鹽FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺中的至少一種，溶劑為水。本發(fā)明涉及上述太陽(yáng)能單晶硅片制絨液的應(yīng)用方法，將該制絨液用于腐蝕拋光后的硅片，實(shí)現(xiàn)單晶硅少子壽命的延長(zhǎng)。所述的硅片經(jīng)過超聲清洗以及拋光處理。所述的超聲清洗是指:用無水乙醇將硅片超聲3-5分鐘，前后反復(fù)兩遍，再依次使用溫度為85°C和15°C、電導(dǎo)率為18 Ω/cm的去離子水對(duì)硅片進(jìn)行清洗。清洗的目的主要是去掉表面油污、外界污染等。 所述的拋光是指:對(duì)硅片進(jìn)行將樣品放在25%的NaOH的溶液中且在78 80°C的溫度下進(jìn)行拋光。所述的拋光的目的主要是消除切割、研磨過程中出現(xiàn)的機(jī)械損傷；所述的腐蝕是指:采用水浴鍋加熱制絨液使得溫度控制在78 80°C，將硅片腐蝕30分鐘,腐蝕完畢之后取出烘干。通過掃描電鏡(SEM)對(duì)樣品表面進(jìn)行觀察，觀察不同參數(shù)條件下金字塔大小、形貌、均勻程度的的區(qū)別，通過一系列實(shí)驗(yàn)，找到最佳的腐蝕液濃度配比，以獲得較為理想的絨面金字塔結(jié)構(gòu)。將硅片切割成2cmX 2cm大小，放在銅臺(tái)上，用掃面電鏡(SEM)觀察硅表面的微結(jié)構(gòu)形貌，用型號(hào)SEMILABWT-2000少子壽命測(cè)量?jī)x測(cè)量單晶硅少子壽命。
技術(shù)效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備獲`得的絨面有較好的效果，絨面布滿1-3 μ m左右金字塔、分布均勻，表面缺陷態(tài)少，絨面鈍化效果好，少子壽命增加，開路電壓(V。。)、短路電流(Is。)、填充因子(FF)也相應(yīng)的有所增加。如附圖1所示，金字塔大小分布均勻，無尖銳的棱邊和頂角，大大降低表面的缺陷態(tài)密度，提高鈍化效果，能提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。


圖1為實(shí)施例1制備得到的金字塔絨面SEM。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1本實(shí)施例中的太陽(yáng)能電池單晶硅片制絨液，其組分為:堿性試劑NAOH所占配比為9.6g/L，乙醇含量為50ml/L，乙醇鈉0.3g/L，維生素lg/L以及0.5g/L的全氟烷基醚羧酸鉀鹽FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺。將上述配比的制絨液盛放于水浴鍋中溫度控制在78 80°C，將清洗后的硅片置于其中腐蝕30min后取出清洗烘干，用掃描電鏡觀察，得到如圖1所示的金字塔絨面SEM。所述的硅片經(jīng)過超聲清洗以及拋光處理。
實(shí)施例2本實(shí)施例中的太陽(yáng)能電池單晶硅片制絨液，其組分為:堿性試劑NAOH所占配比為11.2g/L，乙醇含量為80ml/L，乙醇鈉lg/L，維生素1.3g/L以及l(fā)g/L的全氟烷基醚羧酸鉀鹽FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺。將上述配比的制絨液盛放于水浴鍋中溫度控制在78 80°C，將清洗后的硅片置于其中腐蝕30min后取出清洗烘干。所述的硅片經(jīng)過超聲清洗以及拋光處理。
實(shí)施例3本實(shí)施例中的太陽(yáng)能電池單晶硅片制絨液，其組分為:堿性試劑NAOH所占配比為
12.5g/L，乙醇含量為100ml/L，乙醇鈉2g/L，維生素2g/L以及2.5g/L的全氟烷基醚羧酸鉀鹽FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺。將上述配比的制絨液盛放于水浴鍋中溫度控制在78 80°C，將清洗后的硅片置于其中腐蝕30min后取出清洗烘干。所述的 硅片經(jīng)過超聲清洗以及拋光處理。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能單晶硅片制絨液，其特征在于，其組分為:NaOH9.6 12.5g/L、乙醇50 100mL/L、乙醇鈉0.25 2g/L、維生素I 2g/L以及0.5 2.5g/L的全氟燒基醚羧酸鉀鹽FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺中的至少一種，溶劑為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能單晶硅片制絨液的應(yīng)用方法，其特征在于，將該制絨液用于腐蝕拋光后的硅片，實(shí)現(xiàn)單晶硅少子壽命的延長(zhǎng)； 所述的腐蝕是指:采用水浴鍋加熱制絨液使得溫度控制在78 80°C，將硅片腐蝕30分鐘，腐蝕完畢之后取出烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，所述的硅片經(jīng)過超聲清洗以及拋光處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述的超聲清洗是指:用無水乙醇將硅片超聲3-5分鐘，前后反復(fù)兩遍，再依次使用溫度為85°C和15°C、電導(dǎo)率為18 Ω /cm的去離子水對(duì)硅片進(jìn)行清洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的方法，其特征是，所述的拋光是指:對(duì)硅片進(jìn)行將樣品放在25%的NaOH的溶液中且在78 80°C的溫 度下進(jìn)行拋光。
全文摘要
一種太陽(yáng)光伏電池技術(shù)領(lǐng)域的太陽(yáng)能單晶硅片制絨液及其應(yīng)用方法，該制絨液組分為NaOH9.6～12.5g/L、乙醇50～100mL/L、乙醇鈉0.25～2g/L、維生素1～2g/L以及0.5～2.5g/L的全氟烷基醚羧酸鉀鹽FC-5、聚氧乙烯醚、聚乙二醇酸酯、多元醇酯或月桂酰二乙醇胺中的至少一種，溶劑為水。本發(fā)明制備獲得的絨面有較好的效果，絨面布滿1-3μm左右金字塔、分布均勻，表面缺陷態(tài)少，絨面鈍化效果好，少子壽命增加，開路電壓(Voc)、短路電流(Isc)、填充因子(FF)也相應(yīng)的有所增加；得到的金字塔大小分布均勻，無尖銳的棱邊和頂角，大大降低表面的缺陷態(tài)密度，提高鈍化效果，能提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)C30B33/10GK103205815SQ20131016158
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
發(fā)明者單以洪, 馮仕猛 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)