一种链式碱抛光工艺添加剂及其应用的制作方法

1.本发明涉及太阳能电池硅片技术领域，具体涉及到一种链式碱抛光工艺添加剂及其应用。

背景技术：

2.太阳能作为一种绿清洁、可再生的能源，越来越受到人们的重视，晶硅太阳能电池则是目前对太阳能应用最广泛的一个领域。在晶硅太阳能电池制造工艺中，为了提高太阳能电池的光电转换效率，常常对扩散后的硅片背面进行抛光处理，同时要求硅片正面的pn结不受破坏。目前主流的背面抛光工艺主要有碱抛光工艺和酸抛光工艺，其中酸抛光工艺，使用、硝酸、硫酸和水体系腐蚀硅片，使用该方法抛光时硅片水平漂浮在抛光液表面，只有硅片的背面与抛光液接触反应，不会对正面pn结产生破坏，但是该方法抛光的硅片表面反射率低，而且由于酸抛光工艺使用大量酸性物质，生产成本和废液处理成本也非常高，对环境不友好。碱抛光工艺主要利用碱来抛光硅片，如有机碱四甲基氢氧化铵等，该方法可以获得很高的背面反射率，但是其成本较高，废水处理难度大；而若使用成本较低的氢氧化钾或氢氧化钠等无机碱，由于无机碱与硅、氧化硅的反应速率差较小，抛光时极易腐蚀硅片正面的氧化硅保护层，进而破坏正面的pn结，最终导致电池失效。
3.链式碱抛工艺集合了酸抛光工艺和碱抛光工艺优点，既不会在碱抛过程中对正面pn结产生破坏，又可以使用成本较低的无机碱，获得较高的背面反射率，从而获得更高的效率。但是由于受场地限制，链式碱抛槽一般不会很长，因此，碱与硅片的反应时间较短，对添加剂的促进能力有很高的要求。此外，因硅片抛光时是水平漂浮的状态，腐蚀产生的氢气难以及时脱离硅片，导致外观易出现气泡印问题。

技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种链式碱抛光工艺添加剂及其应用。
5.为了实现上述技术效果，本发明采用如下方案：
6.一种链式碱抛光工艺添加剂，包括其特征在于促进剂、络合剂、润湿剂、脱泡机、ph调节剂以及去离子水，按质量百分比包括以下配比：
7.8.余量为去离子水。
9.优选的技术方案，所述促进剂包括过硫酸盐、双氧水、咪唑类、冠醚类中的一种或者至少两种的组合物。
10.优选的技术方案，所述络合剂包括磷酸盐、醇胺类、氨基羧酸盐、羟基羧酸盐、有机膦酸盐、聚丙烯酸类中的一种或者至少两种的组合。
11.优选的技术方案，所述润湿剂包括烷基硫酸盐、磺酸盐、磷酸酯、司盘类、吐温类中的一种或者至少两种的组合物。
12.优选的技术方案，所述脱泡剂包括聚季铵盐、聚亚胺类、纤维素、糖类中的一种或者至少两种的组合物。
13.优选的技术方案，所述ph调节剂包括柠檬酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、冰乙酸和乙酸、己二酸、磷酸、盐酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、磷酸盐、硫酸盐、乙酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或者至少两种的组合物。
14.一种链式碱抛光工艺添加剂的应用，取适量链式碱抛光工艺添加剂加入到碱性溶液中，混合均匀后配成抛光液，将硅片放入抛光液中完成抛光反应。
15.优选的技术方案，所述添加剂用量占抛光液总体积的比例为0.5～2％，所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其中氢氧化钾或氢氧化钠在抛光液中的含量为40～100g/l。
16.优选的技术方案，所述抛光反应的温度为60～85℃，反应时间为30s～60s；所述硅片的放置方式采用以水平方式漂浮于抛光液表面。
17.优选的技术方案，硅片完成抛光反应后，依次经过去离子水清洗、后处理、水洗、酸洗、水洗后烘干；
18.后处理工艺为用0.1％～2％的koh或naoh与1～8％h2o2的混合溶液清洗，清洗温度为20～70℃，清洗时间为30s～60s；
19.酸洗工艺为用hf：hcl：h2o＝1:2:4的混酸溶液清洗，酸洗温度为10～40℃，酸洗时间为30s～60s。
20.与现有技术相比，有益效果为：
21.依靠分解易产生自由基的物质作为促进剂，使添加剂加快了无机碱与硅的反应，增强了抛光液的抛光能力，可以得到更高的反射率和更大的塔基，进而提升效率；络合剂可以络合抛光液和硅片切割残留的金属离子，减少金属掺杂形成的复合中心；润湿剂增加了抛光液与硅片的接触，使反应更快、更均匀；脱泡剂可以更快地带走硅片表面产生的气泡，改善外观，提高反射率；ph调节剂可以调节添加剂的ph值，使其稳定和安全。
附图说明
22.图1是本发明中纯碱链式碱抛后硅片(左)与加入添加剂后链式碱抛硅片(右)；
23.图2纯碱链式碱抛后硅片sem照片；
24.图3加入添加剂后链式碱抛硅片sem照片。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.一种链式碱抛光工艺添加剂，包括其特征在于促进剂、络合剂、润湿剂、脱泡机、ph调节剂以及去离子水，按质量百分比包括以下配比：
[0027][0028][0029]
余量为去离子水。
[0030]
优选的技术方案，所述促进剂包括过硫酸盐、双氧水、咪唑类、冠醚类中的一种或者至少两种的组合物。
[0031]
优选的技术方案，所述络合剂包括磷酸盐、醇胺类、氨基羧酸盐、羟基羧酸盐、有机膦酸盐、聚丙烯酸类中的一种或者至少两种的组合。
[0032]
优选的技术方案，所述润湿剂包括烷基硫酸盐、磺酸盐、磷酸酯、司盘类、吐温类中的一种或者至少两种的组合物。
[0033]
优选的技术方案，所述脱泡剂包括聚季铵盐、聚亚胺类、纤维素、糖类中的一种或者至少两种的组合物。
[0034]
优选的技术方案，所述ph调节剂包括柠檬酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、冰乙酸和乙酸、己二酸、磷酸、盐酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、磷酸盐、硫酸盐、乙酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或者至少两种的组合物。
[0035]
一种链式碱抛光工艺添加剂的应用，取适量链式碱抛光工艺添加剂加入到碱性溶液中，混合均匀后配成抛光液，将硅片放入抛光液中完成抛光反应。
[0036]
优选的技术方案，所述添加剂用量占抛光液总体积的比例为0.5～2％，所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其中氢氧化钾或氢氧化钠在抛光液中的含量为40～100g/l。
[0037]
优选的技术方案，所述抛光反应的温度为60～85℃，反应时间为30s～60s；所述硅片的放置方式采用以水平方式漂浮于抛光液表面。
[0038]
优选的技术方案，硅片完成抛光反应后，依次经过去离子水清洗、后处理、水洗、酸洗、水洗后烘干；
[0039]
后处理工艺为用0.1％～2％的koh或naoh与1～8％h2o2的混合溶液清洗，清洗温度为20～70℃，清洗时间为30s～60s；
[0040]
酸洗工艺为用hf：hc l：h2o＝1:2:4的混酸溶液清洗，酸洗温度为10～40℃，酸洗时间为30s～60s。
[0041]
实施例1
[0042]
s1、配制2000ml添加剂，其组成为：过硫酸钾5.0％、三乙醇胺0.5％、吐温0.5％、柠檬酸2.0％、聚季铵盐0.2％、余量为去离子水；
[0043]
s2、称取6000g氢氧化钾加入100l去离子水中，配成碱浓度为60g/l的碱性溶液；
[0044]
s3、取2000ml步骤s1的添加剂加入步骤s2的碱性溶液液中，搅拌混合均匀后形成抛光液；
[0045]
s4、将硅片背面朝下，水平放置于小型链式碱抛机上，让滚轮带动硅片前进，控制抛光反应的温度为70℃，反应时间为40s；
[0046]
s5、将步骤s4的硅片取出依次经过去离子水清洗、后处理、去离子水清洗、酸洗、去离子水清洗后烘干。
[0047]
实施例2
[0048]
s1、配制2000ml添加剂，其组成为：过硫酸钠4.0％、磷酸钠0.5％、吐温0.5％、柠檬酸2.0％、乙酸1％、聚季铵盐0.2％、余量为去离子水；
[0049]
s2、称取6000g氢氧化钠加入100l去离子水中，配成碱浓度为60g/l的碱性溶液；
[0050]
s3、取1500ml步骤s1的添加剂加入步骤s2的碱性溶液液中，搅拌混合均匀后形成抛光液；
[0051]
s4、将硅片背面朝下，水平放置于小型链式碱抛机上，让滚轮带动硅片前进，控制抛光反应的温度为75℃，反应时间为40s；
[0052]
s5、将步骤s4的硅片取出依次经过去离子水清洗、后处理、去离子水清洗、酸洗、去离子水清洗后烘干。
[0053]
实施例3：
[0054]
s1、配制2000ml添加剂，其组成为：过硫酸钠3.0％、双氧水0.2％、二乙醇胺0.5％、吐温0.5％、苹果酸2.0％、乙酸1％、聚季铵盐0.2％、余量为去离子水；
[0055]
s2、称取5000g氢氧化钠加入100l去离子水中，配成碱浓度为50g/l的碱性溶液；
[0056]
s3、取1500ml步骤s1的添加剂加入步骤s2的碱性溶液液中，搅拌混合均匀后形成抛光液；
[0057]
s4、将硅片背面朝下，水平放置于小型链式碱抛机上，让滚轮带动硅片前进，控制抛光反应的温度为80℃，反应时间为35s；
[0058]
s5、将步骤s4的硅片取出依次经过去离子水清洗、后处理、去离子水清洗、酸洗、去离子水清洗后烘干。
[0059]
对照组1
[0060]
s1、称取5000g氢氧化钠加入100l去离子水中，配成碱浓度为50g/l的碱性抛光液；
[0061]
s2、将硅片背面朝下，水平放置于小型链式碱抛机上，让滚轮带动硅片前进，控制抛光反应的温度为80℃，反应时间为35s；
[0062]
s3、将步骤s2的硅片取出依次经过去离子水清洗、后处理、去离子水清洗、酸洗、去离子水清洗后烘干。
[0063]
将上述实施例1-3以及对照组1中制得的硅片进行反射率、减重和塔基大小变化值测试，其中反射率使用d8反射率测试仪测得；减重用天平称量出抛光前后硅片的减重量；塔基大小使用zeta显微镜测试获得，测试结果如表1所示。
[0064]
表1：实施例1-3抛光后硅片测试结果。
[0065]
样品减重/g反射率/％塔基/um实施例10.0743.53-4
实施例20.0643.12.5-3.5实施例30.0844.64.8-5.3对照组10.0743.94.0-4.5
[0066]
对比实施例1与实施例2可以看出，在同样条件下，随着添加剂的增多，抛光后的反射率随之提高，以及塔基的尺寸随之增大。
[0067]
对比实施例3与对照组1可以看出，在同样条件下，使用了添加剂与不使用添加剂相比，使用添加剂抛光后，反射率会提高，并且塔基的尺寸会增大。
[0068]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0069]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0070]
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

技术特征：

1.一种链式碱抛光工艺添加剂，其特征在于，包括其特征在于促进剂、络合剂、润湿剂、脱泡机、ph调节剂以及去离子水，按质量百分比包括以下配比：余量为去离子水。2.如权利要求1所述的链式碱抛光工艺添加剂，其特征在于，所述促进剂包括过硫酸盐、双氧水、咪唑类、冠醚类中的一种或者至少两种的组合物。3.如权利要求1所述的链式碱抛光工艺添加剂，其特征在于，所述络合剂包括磷酸盐、醇胺类、氨基羧酸盐、羟基羧酸盐、有机膦酸盐、聚丙烯酸类中的一种或者至少两种的组合。4.如权利要求1所述的链式碱抛光工艺添加剂，其特征在于，所述润湿剂包括烷基硫酸盐、磺酸盐、磷酸酯、司盘类、吐温类中的一种或者至少两种的组合物。5.如权利要求1所述的链式碱抛光工艺添加剂，其特征在于，所述脱泡剂包括聚季铵盐、聚亚胺类、纤维素、糖类中的一种或者至少两种的组合物。6.如权利要求1所述的链式碱抛光工艺添加剂，其特征在于，所述ph调节剂包括柠檬酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、冰乙酸和乙酸、己二酸、磷酸、盐酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、磷酸盐、硫酸盐、乙酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或者至少两种的组合物。7.一种如权利要求1所述的链式碱抛光工艺添加剂的应用，其特征在于，取适量链式碱抛光工艺添加剂加入到碱性溶液中，混合均匀后配成抛光液，将硅片放入抛光液中完成抛光反应。8.如权利要求7所述的链式碱抛光工艺添加剂的应用，其特征在于，所述添加剂用量占抛光液总体积的比例为0.5～2％，所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其中氢氧化钾或氢氧化钠在抛光液中的含量为40～100g/l。9.如权利要求7所述的链式碱抛光工艺添加剂的应用，其特征在于，所述抛光反应的温度为60～85℃，反应时间为30s～60s；所述硅片的放置方式采用以水平方式漂浮于抛光液表面。10.如权利要求7所述的链式碱抛光工艺添加剂的应用，其特征在于，硅片完成抛光反应后，依次经过去离子水清洗、后处理、水洗、酸洗、水洗后烘干；后处理工艺为用0.1％～2％的koh或naoh与1～8％h2o2的混合溶液清洗，清洗温度为20～70℃，清洗时间为30s～60s；酸洗工艺为用hf：hcl：h2o＝1:2:4的混酸溶液清洗，酸洗温度为10～40℃，酸洗时间为30s～60s。

技术总结

本发明公开了一种链式碱抛光工艺添加剂及其应用，包括促进剂0.1％～6％、络合剂0.1％～2％、润湿剂0.1％～2％、脱泡剂0.05％～1％、pH调节剂0.1％～3％以及去离子水，混合均匀成添加剂，加入到碱性溶液中，混合均匀后配成抛光液，将硅片放入抛光液中完成抛光反应，依靠分解易产生自由基的物质作为促进剂，使添加剂加快了无机碱与硅的反应，增强了抛光液的抛光能力，可以得到更高的反射率和更大的塔基，进而提升效率。而提升效率。而提升效率。