一种硅片抛光添加剂、抛光液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及硅片抛光领域，尤其涉及一种硅片抛光添加剂、抛光液及其制备方法和应用，所述硅片抛光添加剂，其包括属螯合剂、儿茶素以及表面活性剂。本发明专利技术克服了现有技术中的硅片在链式碱背抛光过程中抛光效果不理想的缺陷，通过在链式碱抛光过程中添加本发明专利技术中的添加剂后，能够有效提升链式碱抛工艺的反应速率，提升链式碱抛工艺的背面抛光效果，光后制备得到的硅片的背面更加平整，塔基尺寸更大，反射率更高，从而有利于晶硅电池效率的提升。从而有利于晶硅电池效率的提升。从而有利于晶硅电池效率的提升。

A silicon wafer polishing additive, polishing liquid and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种硅片抛光添加剂、抛光液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及硅片抛光领域，尤其涉及一种硅片抛光添加剂、抛光液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在太阳能电池加工过程中，需要对原硅片表面进行抛光处理，使硅片背表面更加光滑甚至达到镜面效果，背抛光后硅片的背面平整，一方面可以加强对透射光的反射，减小透光率；另一方面可以有效提高背钝化镀膜的均匀性，提高钝化效果，从而有效提升成品电池的电性能及EL良率等。
[0003]单晶硅片的背抛光目前存在三种技术路线：一、酸抛，传统抛光技术，酸耗量大，废液废气处理成本高，不环保。同时抛光后的背面不平整，不利于背钝化，影响背面效率；二、槽式背抛光，通过碱与硅反应，达到抛光目的。在抛光过程中需要正面PSG及SE区域保护，易对p
‑
n结造成损伤，影响电池效率；三、链式碱背抛光，抛光机理与槽式一致，但不需正面保护psg及SE区域，在较好的背面抛光情况下更有利于效率的提升。
[0004]但是，目前链式碱抛受限于机台长度的原因，导致抛光效果不理想，远达不到槽式抛光的效果，因此需要辅助添加剂改善背面抛光效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了克服现有技术中的硅片在链式碱背抛光过程中抛光效果不理想的缺陷，提供了一种硅片抛光添加剂、抛光液及其制备方法和应用，从而有效提高链式碱背抛光的抛光效果。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术第一个目的在于，提供了一种硅片抛光添加剂，其包括属螯合剂、儿茶素以及表面活性剂。
[0007]现有技术中链式碱抛光与常规的槽式抛光的参数分别如下表1所示：表1链式碱抛光与槽式抛光参数表 寿命是否水补反应时间碱用量添加剂用量链式碱抛光槽＞50W片基本无40s7％1％槽式抛光8W片10L左右200s左右2％1％
[0008]从上表1中可知，链式碱抛光相较于传统的槽式抛光而言，具有寿命更长且抛光时间更短的优点。但是，由于链式碱抛光的寿命长，且无水补，因此在抛光过程中会导致硅酸盐、碱、及杂质的积累。其中，本申请专利技术人偶然发现，链式碱抛光槽中金属离子的存在对抛光效果具有重大的影响，这些金属离子包括铁，铜等。由于这一类金属离子的存在，会导致抛光效率的降低，同时对于抛光面的结构具有明显的影响。
[0009]因此，本专利技术在配制备过程中，首先针对性的加入了一定量的金属螯合剂，由于金属螯合剂与金属离子之间的强结合作用，将金属离子包合到螯合剂内部，变成稳定的，分子量更大的化合物，从而阻止金属离子起作用，可减少金属离子在硅片表面的吸附。
[0010]此外，专利技术人还发现，影响硅片的抛光因素除了槽液中的金属离子的存在外，硅片与槽液之间的接触情况也对最终的抛光效果有着明显的影响。其中，专利技术人发现，由于硅片表现本身是疏水的，而抛光过程硅片与药液之间的反应属于固液接触，因此疏水的表面极大的抑制了药液接触，导致反应速率较慢。而儿茶素中多羟基基团能够与硅片表面形成大量的硅氢键，其能够作为亲水基团，增加硅片的亲水性，使得硅片表面由疏水性转变成亲水性，这极大的改善了固液接触，增加了反应速率，达到改善抛光的效果。
[0011]并且儿茶素对于还对金属离子具有一定的配位效果，其在与硅片表面形成氢键的过程中能够辅助配位硅片表面附近的金属离子，并且由于其配位效果不如金属螯合剂，因此其能够首先阻碍金属离子向硅片表面的靠近，同时还能够将金属离子螯合，然后转移给金属螯合剂上，从而对金属螯合剂对于金属离子的螯合作用起到了辅助增强的效果。
[0012]最后，硅片与抛光液在反应的过程中，会产生大量的氢气。在常规条件下，这些生成的气泡会自己脱离硅片，不会在硅片表面留下印记。但是，由于上述金属螯合剂以及儿茶素的加入会使得硅片与抛光液的反应速度迅速提升，因此氢气的生成速率也会大幅升高。这些超量产生的氢气则无法及时脱离硅片并排出液面，导致氢气在硅片表面附着，从而严重阻碍硅片表面与抛光液之间的接触，阻碍了反应的进行，最终会在硅片表面形成气泡印。这对于最终的抛光效果以及实际的应用有着非常大的影响。
[0013]因此，本专利技术申请人在组合物中添加有一定量的表面活性剂，其能够能降低硅片的表面张力，降低了硅片对于氢气的吸附，从而使得氢气更容易从硅片表面脱附出来，从而有效提升了最终硅片的抛光质量。
[0014]综上所述，本专利技术通过金属螯合剂、儿茶素以及表面活性剂之间的合理配伍，使得各组分之间的在功能上实现了彼此的支持，并且取得了更好的抛光效果。从而有效克服了因为链式碱抛受限于机台长度的原因，导致的抛光效果不理想的问题。
[0015]作为优选，所述硅片抛光添加剂按照重量份数计，包括：
[0016]经过实际的测试，专利技术人发现，螯合剂的用量仅需ppm级别即可发挥作用，但由于添加剂用量仅适用1％，若控制槽内螯合剂在1ppm以上，通过计算得知，配方中至少应含有0.1％以上螯合剂。
[0017]按照理论来说，螯合剂的添加量越多，对于抛光液中的金属离子的螯合效果越好，但是由于大部分螯合剂是有机分子，其会在硅片表面吸附，因而会阻碍硅片与槽液接触，从而影响反应速率，降低抛光效果。
[0018]此外，专利技术人发现儿茶素的添加量在对于最终抛光后的硅片的性能也有比较重要的影响，经实际测试发现，儿茶素用量需要控制在0.05％以上具有较好效果，当儿茶素的添
加量小于0.05％时，其对于抛光效果的提升较小，但是由于其与硅片之间具有较强的吸附作用，若继续增加其用量直至0.2％以上时，反而会导致抛光减重降低，抛光效果变差，抛光后形成的塔基尺寸变小等负面效果。
[0019]作为优选，所述金属螯合剂包括：HEDP(羟基乙叉二膦酸)、NTA(次氮基三乙酸)、EDTA(乙二胺四乙酸)、EDPMPA(2
‑
二(氯甲基)
‑
1,3
‑
亚丙基四(β
‑
叠氮乙基)双磷酸酯)中的任意一种或多种的组合。
[0020]作为优选，所述表面活性剂为烷基磺酸盐；所述烷基磺酸盐的烷基碳数在12以上。
[0021]本申请专利技术人还发现，作为表面活性剂的烷基磺酸盐，其碳链长度对于整体的抛光效果有着明显的影响。经过专利技术人试验发现，当烷基磺酸盐中的碳原子数量小于12时，会导致烷基磺酸盐的临界胶束浓度较高，导致其去污能力下降，因此在抛光过程中生成的氢气以及硅酸盐产物无法迅速排除，延缓了碱与硅片之间的反应，导致对于硅片的抛光效果降低。而本专利技术在选用烷基碳数在12以上的烷基磺酸盐后，使得其去污能力大大提升，因而抛光过程中生成的副产物能够迅速被烷基磺酸盐包裹从而脱离硅片表面，使得硅片与碱之间的反应能够更加迅速。
[0022]作为优选，所述烷基磺酸盐为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十三烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、正十八烷基磺酸钠中的一种或多种的组合。
[0023]本专利技术第二个目的在于，提供了一种硅片抛光添加剂的制备方法，将金属螯合剂、儿茶素以及表面活性剂溶于水，水浴搅拌混合均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅片抛光添加剂，其特征在于，包括金属螯合剂、儿茶素以及表面活性剂。2.根据权利要求1所述的一种硅片抛光添加剂，其特征在于，按照重量份数计，包括：3.根据权利要求1或2所述的一种硅片抛光添加剂，其特征在于，所述金属螯合剂包括：HEDP、NTA、EDTA、EDPMPA中的任意一种或多种的组合。4.根据权利要求1或2所述的一种硅片抛光添加剂，其特征在于，所述表面活性剂为烷基磺酸盐；所述烷基磺酸盐的烷基碳数在12以上。5.根据权利要求4所述的一种硅片抛光添加剂，其特征在于，所述烷基磺酸盐为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十三烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、正十...

【专利技术属性】
技术研发人员：虢小康，陈瑞，张敏敏，夏庆华，刘晶，朱海佳，
申请(专利权)人：湖州飞鹿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：