一种低反射绒面结构、制绒添加剂和制绒方法技术

本申请提供一种低反射绒面结构、制绒添加剂和制绒方法，涉及晶硅太阳能电池领域。低反射绒面结构包括设置于硅片表面的多条平行的金字塔链，每条金字塔链是由多个金字塔结构单元连接而成，且相邻的两个金字塔结构单元相互重叠。制绒添加剂其中的组分按质量百分数计包括：主形核剂、辅助形核剂、绒面调节剂、阴离子表面活性剂和去离子水。制绒方法主要是将硅片放入上述制绒添加剂和碱性溶液混合而成的制绒液中进行反应。该绒面结构相比于常规的金字塔结构具有更低的反射率，并且只需要在碱性溶液中加入一定浓度的添加剂即可制得，与现有的碱制绒生产工艺相兼容，工艺简单，成本低廉，具有大规模推广应用价值。有大规模推广应用价值。有大规模推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种低反射绒面结构、制绒添加剂和制绒方法


[0001]本申请涉及晶硅太阳能电池领域，具体而言，涉及一种低反射绒面结构、制绒添加剂和制绒方法。

技术介绍

[0002]目前，晶硅太阳能电池占据光伏市场的95％以上份额，如何进一步提升电池的光电转换效率，降低成本显得尤为重要。由于原始硅片的表面反射率达到30％以上，因此需要在硅片表面制备减反射结构来增加光的吸收。对硅片进行制绒是晶硅太阳能电池制备工序的第一步，绒面结构的优劣对电池后续的制备工艺有着重要影响并最终影响电池的转换效率。
[0003]目前，制绒常用的量产工艺是采用一定浓度的碱配合制绒添加剂加热到80℃左右，在硅片(100)晶面上制备随机分布的金字塔结构，其制绒原理是利用碱对不同晶面取向的硅刻蚀速率不同，也称之为各向异性刻蚀，最终形成的绒面结构是刻蚀速率最慢的{111}晶面组成的金字塔结构。现在硅片的金字塔结构的绒面的反射率可以控制在10％左右，但是仍然较高，这限制了晶硅太阳能电池光电转换效率的进一步提升。中国专利技术专利CN201810384786公开了一种重叠倒金字塔结构，其虽然具有更低的反射率，但是制备重叠倒金字塔结构需采用金属离子催化刻蚀法(MCCE)。虽然该方法相对激光以及掩膜法更简单，但是制绒液中含有贵金属铜离子，需要额外的清洗工艺，导致废水处理成本高，而且铜金属离子可能造成杂质污染而影响太阳能电池的转换效率。此外，金属离子催化刻蚀法是在酸性条件下进行的，与目前最广泛使用的碱制绒工艺不兼容，需要设计制造专门的制绒设备来完成该工艺，且酸性制绒液的成本要高于碱性制绒液。因此MCCE方法的上述缺陷限制了其大规模推广应用。
[0004]因此，目前亟需一种反射率低的绒面结构，且该绒面结构能够采用适用于目前碱制绒工艺的制绒方法制得。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种低反射绒面结构、制绒添加剂和制绒方法，该绒面结构相比于常规的金字塔结构具有更低的反射率，并且只需要在碱性溶液中加入一定浓度的添加剂即可制得，与现有的碱制绒生产工艺相兼容，工艺简单，成本低廉，具有大规模推广应用价值。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种低反射绒面结构，其包括设置于硅片表面的多条平行的金字塔链，每条金字塔链是由多个金字塔结构单元连接而成，且相邻的两个金字塔结构单元相互重叠。
[0007]在上述技术方案中，本申请的低反射绒面结构为链状金字塔结构，相比于通常采用碱制绒获得的随机分布的金字塔结构(常规金字塔结构)具有更低反射率，其原因是常规金字塔结构中大部分入射光只能形成两次反射，而链状金字塔结构发生三次及以上次数反
射的比例较高，这样就大幅降低了入射光的反射率，从而形成有效的光吸收，能够对太阳能电池的转换效率有进一步提升，针对光伏市场的晶硅制绒方面具有极大的实际利用价值。
[0008]在一种可能的实现方式中，相邻的两条金字塔链之间的间距为零，相邻的两条金字塔链中的金字塔结构单元不重叠。
[0009]在上述技术方案中，能够保证在金字塔结构单元之间发生至少三次反射。
[0010]在一种可能的实现方式中，每条金字塔链中相邻的两个金字塔结构单元的塔基对角线重叠或者相互平行。
[0011]在上述技术方案中，能够保证在金字塔结构单元之间发生至少三次反射。
[0012]在一种可能的实现方式中，每条金字塔链中相邻的两个金字塔结构单元沿着塔基对角线方向重叠。
[0013]在一种可能的实现方式中，重叠区域的面积与其中单个金字塔结构单元的塔基面积的比值为0.01
‑
0.81。
[0014]在上述技术方案中，重叠面积的变化会影响不同次数反射率的比例，三次及以上的反射次数越多，其反射率越低，重叠区域的面积占比在本申请限定的范围内，反射率低。
[0015]在一种可能的实现方式中，重叠区域的面积与其中单个金字塔结构单元的塔基面积的比值为0.09
‑
0.49。
[0016]第二方面，本申请实施例提供了一种制绒添加剂，按质量百分数计，其中的组分包括：0.05％
‑
5％的主形核剂，0.05％
‑
5％的辅助形核剂，0.02％
‑
2％的绒面调节剂，0.005％
‑
0.5％的阴离子表面活性剂和余量的去离子水；
[0017]其中，主形核剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素(钠)、羟乙基纤维素、羧甲基壳聚糖和β
‑
环糊精中的一种或几种；辅助形核剂为愈创木酚、5
‑
硝基愈创木酚钠和木质素磺酸钠中的一种或几种；绒面调节剂为葡萄糖酸钠、苯甲酸钠、咪唑、硝基咪唑和甲基咪唑中的一种或几种。
[0018]在上述技术方案中，采用本申请实施例的制绒添加剂可以制备出链状金字塔结构，主要是利用金刚线切割形成的线痕以及制绒添加剂中各个组分之间的协同效应。制绒添加剂中的主形核剂可以迅速沿硅片表面的线痕方向形成起绒点，这些起绒点是后续链状金字塔形成的关键点；辅助形核剂具有较强的分散能力，可以帮助主形核剂能够更均匀的在线痕方向形核；绒面调节剂具有调控刻蚀反应速率的能力，能够调控相邻金字塔单元的合并程度，在后续制绒反应过程中防止形成独立的金字塔单元，通过绒面调节剂的作用可以拓宽制绒反应的工艺窗口；阴离子表面活性剂可以降低制绒液和硅片之间的表面张力，使得制绒液的渗透性增强，帮助反应气泡的排出。
[0019]在一种可能的实现方式中，阴离子表面活性剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠、烷基萘磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或几种。
[0020]第三方面，本申请实施例提供了一种制绒方法，主要是将硅片放入制绒液中进行反应，制绒液为第二方面提供的制绒添加剂和碱性溶液混合而成。
[0021]在上述技术方案中，本申请实施例的制绒方法与现有的碱制绒金字塔生产工艺相兼容，无需额外的设备及处理工序，工艺简单，成本较低，而且更具有产业实际应用价值。此外，制绒液中能够不含金属离子，不造成金属杂质污染，环保且处理成本低。
[0022]在一种可能的实现方式中，碱性溶液为质量百分数0.3％
‑
3％的氢氧化钠或氢氧
化钾溶液；
[0023]和/或，制绒添加剂与碱性溶液的体积百分比为0.2:100
‑
3:100；
[0024]和/或，反应温度为70℃
‑
90℃；
[0025]和/或，反应时间为240s
‑
600s。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本申请实施例的第一种低反射绒面结构中链状金字塔结构顶视图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低反射绒面结构，其特征在于，其包括设置于硅片表面的多条平行的金字塔链，每条所述金字塔链是由多个金字塔结构单元连接而成，且相邻的两个所述金字塔结构单元相互重叠。2.根据权利要求1所述的低反射绒面结构，其特征在于，相邻的两条所述金字塔链之间的间距为零，相邻的两条所述金字塔链中的所述金字塔结构单元不重叠。3.根据权利要求1所述的低反射绒面结构，其特征在于，每条所述金字塔链中相邻的两个所述金字塔结构单元的塔基对角线重叠或者相互平行。4.根据权利要求3所述的低反射绒面结构，其特征在于，每条所述金字塔链中相邻的两个所述金字塔结构单元沿着所述塔基对角线方向重叠。5.根据权利要求4所述的低反射绒面结构，其特征在于，重叠区域的面积与其中单个所述金字塔结构单元的塔基面积的比值为0.01
‑
0.81。6.根据权利要求4所述的低反射绒面结构，其特征在于，重叠区域的面积与其中单个所述金字塔结构单元的塔基面积的比值为0.09
‑
0.49。7.一种制绒添加剂，其特征在于，按质量百分数计，其中的组分包括：0.05％
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5％的主形核剂，0.05％
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5％的辅助形核剂，0.02％
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，张小虎，刘尧平，孙纵横，杜小龙，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：