本發(fā)明涉及光伏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單晶硅片制絨方法及其制絨添加劑。

背景技術(shù)：

當(dāng)今光伏領(lǐng)域的主流發(fā)電技術(shù)是利用晶體硅太陽電池發(fā)電，最主要包括單晶硅太陽電池和多晶硅太陽電池。單晶硅太陽電池占光伏產(chǎn)業(yè)約30%左右的市場份額，具有的最顯著的優(yōu)勢是光電轉(zhuǎn)換效率高，缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低。單晶硅的切片技術(shù)分為砂漿線切技術(shù)和金剛線切技術(shù)，利用金剛線切技術(shù)切割單晶硅片，能夠降低硅耗、提高切割效率，從而有效降低單晶硅的成本，但是硅片表面存在非晶硅層和塑形磨削切割形成的光滑平行切割線痕，這種光滑切割紋約占硅片表面積的65%。在晶體硅太陽電池的生產(chǎn)工藝中，絨面工藝是非常重要的一道工序，目的是去除硅表面損傷層、降低太陽能電池的表面反射率，最終提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。但是對單晶硅片，尤其是硅表面具有光滑切割紋的金剛線切單晶硅片，制絨的難度很大且制絨時(shí)間長、生產(chǎn)效率低。因此，尋找一種有效且快速的針對單晶硅片的制絨技術(shù)是很有意義的。

目前最廣泛用于生產(chǎn)的單晶硅制絨工藝體系為堿液腐蝕晶硅，其主要包括如下步驟：

1、將硅片進(jìn)行清洗；2、將清洗后的硅片放入質(zhì)量濃度在1.7-23%wt的naoh溶液中，并加入能有效降低絨面表面張力增加硅片浸潤性并幫助反應(yīng)產(chǎn)物氫氣泡托附的ipa，用于優(yōu)化金字塔大小和成核密度的表面活性劑，水浴溫度75℃-82℃，反應(yīng)時(shí)間1000s-1500s，最終形成金字塔絨面。但是上述方法的缺點(diǎn)為堿刻蝕硅片速度較慢，在15-30min之間，生產(chǎn)效率低，不利于降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種單晶硅硅片制絨方法及其制絨添加劑。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種單晶硅硅片制絨方法，包括以下步驟：

1）將單晶硅原片放入質(zhì)量百分比1-10%的hf溶液中去sio2層，清洗時(shí)間為60~1200秒，清洗溫度為5~90℃，然后使用去離子水清洗3-5次后，將硅片吹干待用；

2）將上述處理后的硅片放入含有金屬離子、氧化劑和化學(xué)腐蝕劑的第一化學(xué)溶液中，在硅片表面形成納米結(jié)構(gòu)絨面，反應(yīng)時(shí)間為30~180秒，反應(yīng)溫度為5-90℃。

3）將硅片在去離子水中清洗10-300s，清洗溫度為5~90℃。

4）將上述硅片放入第二化學(xué)溶液中，通過微化學(xué)刻蝕形成金字塔結(jié)構(gòu)。

所述第二化學(xué)腐蝕液包括堿腐蝕液和制絨添加劑的混合溶液，所述制絨添加劑為表面活性劑和異丙醇，葡萄糖，可溶性淀粉，尿素中的任意一種或者幾種，所述制絨添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001-2%wt。

當(dāng)選自naoh溶液時(shí)，naoh質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02~20%wt，反應(yīng)時(shí)間為30~420秒，反應(yīng)溫度為5~90℃；

當(dāng)選自koh溶液時(shí)，koh質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02~20%wt，反應(yīng)時(shí)間為30~420秒，反應(yīng)溫度為5~90℃；

當(dāng)選自四甲基氫氧化銨溶液時(shí)，四甲基氫氧化銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02~20%wt，反應(yīng)時(shí)間為30~420秒，反應(yīng)溫度為5~90℃；

5）將上述硅片在去離子水中清洗并烘干，即可得到具有優(yōu)異陷光性能且切割線痕去除情況良好的金字塔絨面。

優(yōu)選的，所述步驟2）中的金屬離子為金離子、銀離子、銅離子和鐵離子中的任意一種，所述金屬離子的濃度為0.0005~5mol/l。

優(yōu)選的，所述步驟2）中的所述氧化劑為h2o2、hno3、h2cro4中的任意一種，所述氧化劑的濃度為0.001~10mol/l。

優(yōu)選的，所述化學(xué)腐蝕劑為hf，所述化學(xué)腐蝕劑濃度為1~20mol/l。

優(yōu)選的，所述步驟4）中的堿腐蝕液選為naoh溶液、koh溶液、四甲基氫氧化銨溶液中的任意一種。

一種單晶硅片制絨方法中所用到的制絨添加劑，制絨添加劑的組分為表面活性劑和葡萄糖、硅酸鈉、醋酸鈉中的任意一種或幾種，所述制絨添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001-2%wt。

本發(fā)明的晶體硅太陽能電池表面微納米結(jié)構(gòu)的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)的制備方法相比，具有下述有益效果：1）在硅片表面形成“松軟”的納米絨面結(jié)構(gòu)，在原來的光滑切割線痕上造成表面缺陷和損傷，這些缺陷和損傷的反應(yīng)能較低，更易發(fā)生反應(yīng)，在第二步混合堿液刻蝕硅片時(shí)，加快刻蝕速率；2）在步驟4）中加入自主研發(fā)的堿制絨添加劑，具有一定的粘滯性，導(dǎo)致有些地方不易被刻蝕，就成為了金字塔結(jié)構(gòu)的“塔尖”，而周圍的硅體被快速刻蝕，同時(shí)由于堿液對硅片的各向異性刻蝕，能夠快速形成的均勻的金字塔結(jié)構(gòu)；3）制備出的硅片表面光反射率為-12%。4）刻蝕硅片速度極大提高，生產(chǎn)效率提高，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中單晶硅硅片的表面sem圖（放大2k）；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中單晶硅硅片的表面sem圖（放大10k）；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中單晶硅硅片的截面sem圖（放大10k）；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中單晶硅硅片的表面sem圖（放大2k）；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2中單晶硅硅片的表面sem圖（放大10k）；

圖6為本發(fā)明中單晶硅片的絨面制備方法步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖和最佳實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1：

本發(fā)明單晶硅片制絨方法按照下述步驟制備：

1）將大小為156mm×156mm，厚度為200±20μm的p型砂漿線切單晶硅硅片損傷層放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的hf溶液中去sio2層，清洗時(shí)間為60秒，清洗溫度為20℃；然后使用去離子水清洗3次后；將硅片吹干待用；

2）將上述處理后的硅片放入溫度為含0.0005mol/lagno3、0.2mol/lh2o2、2mol/lhf的溶液中腐蝕120s，反應(yīng)溫度為20℃；

3）將上述處理后的硅片在去離子水中清洗60s，清洗溫度為20℃；

4）將上述硅片在含2%wtnaoh、0.001%wt表面活性劑，0.02%wt可溶性淀粉中反應(yīng)300s，反應(yīng)溫度為60℃；

5）將上述硅片在去離子水中清洗并烘干，即可得到具有優(yōu)異陷光性能且切割線痕去除情況良好的金字塔絨面。

本實(shí)施例所制得的單晶硅硅片的表面和截面形貌圖分別如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明制備的單晶硅硅片表面光反射率在12%，金字塔大小為2~3微米，高度為1~3微米。

實(shí)施例2：

1）將大小為156mm×156mm，厚度為180±10μm的p型金剛線切單晶硅硅片損傷層放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的hf溶液中去sio2層，清洗時(shí)間為60秒，清洗溫度為20℃；然后使用去離子水清洗3次后；將硅片吹干待用；

2）將上述處理后的硅片放入溫度為含0.0001mol/lagno3、0.5mol/lh2o2、5mol/lhf的溶液中腐蝕180s，反應(yīng)溫度為20℃；

3）將上述處理后的硅片在去離子水中清洗60s，清洗溫度為20℃；

4）將上述硅片在含2%wtkoh、0.001%wt葡萄糖，0.02%wt醋酸鈉的溶液中反應(yīng)360s，反應(yīng)溫度為60℃；

5）將上述硅片在去離子水中清洗并烘干，即可得到具有優(yōu)異陷光性能且切割線痕去除情況良好的金字塔絨面。

本實(shí)施例所制得的單晶硅硅片的表面和截面形貌圖分別如圖所示，本發(fā)明制備的單晶硅硅片表面光反射率為10%，如圖4和5所示金字塔大小為2~4微米，高度為1~3微米，且硅片表面切割紋被去除干凈。

本發(fā)明制備方法的原理是：將硅片放入到第一化學(xué)液中，表面通過化學(xué)反應(yīng)均勻附著的金屬納米顆粒；然后，化學(xué)液中的氧化劑（h2o2或hno3或h2cro4）起到氧化硅片的作用，生成sio2，生成的sio2和化學(xué)液中的氫氟酸反應(yīng)生成氟硅酸并溶解于溶液中，此過程中，金屬顆粒下方的硅反應(yīng)極快，類似于在硅表面鉆了許許多多的深孔，從而在硅片表面形成“松軟”的納米絨面結(jié)構(gòu)，在原來的光滑切割線痕上造成表面缺陷和損傷，這些缺陷和損傷的反應(yīng)能較低，更易發(fā)生反應(yīng)，在第二步混合堿液刻蝕硅片時(shí)，利于堿液的快速制絨，由于堿液對硅片的各向異性腐蝕，硅片表面生產(chǎn)金字塔結(jié)構(gòu)。同時(shí)由于堿液中添加劑的使用，不僅有助于加快堿液的刻蝕速度，同時(shí)利于在硅片表面形成均勻、大小適中的金字塔結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果為：（1）步驟2）中，在硅片表面形成“松軟”的納米絨面結(jié)構(gòu)，在原來的光滑切割線痕上造成表面缺陷和損傷，這些缺陷和損傷的反應(yīng)能較低，更易發(fā)生反應(yīng)，在第二步混合堿液刻蝕硅片時(shí)，加快刻蝕速率；（2）步驟4）中，加入自主研發(fā)的堿制絨添加劑，具有一定的粘滯性，導(dǎo)致有些地方不易被刻蝕，就成為了金字塔結(jié)構(gòu)的“塔尖”，而周圍的硅體被快速刻蝕，同時(shí)由于堿液對硅片的各向異性刻蝕，能夠快速形成的均勻的金字塔結(jié)構(gòu)；3）對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明刻蝕硅片速度極大提高，生產(chǎn)效率提高，降低了生產(chǎn)成本

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明所作的等效變換，均在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。