一种无醇型单晶硅稳定制绒添加剂、其制备方法及用途技术

本发明专利技术提供一种无醇型单晶硅稳定制绒添加剂、及包含其的制绒液、其制备方法及用途，所述无醇型单晶硅稳定制绒添加剂包括重量配比如下的各组分：主缓蚀剂1

【技术实现步骤摘要】
一种无醇型单晶硅稳定制绒添加剂、其制备方法及用途


[0001]本专利技术涉及单晶硅表面处理技术，尤其涉及一种无醇型单晶硅稳定制绒添加剂、及包含其的制绒液、其制备方法及用途。

技术介绍

[0002]太阳能因其可再生、能量蕴含量高、安全易得等优点而成为了极具潜力的可再生能源。光伏发电技术作为将太阳能转换为电能的主要形式，经过过去几十年的努力，其关键组件太阳能电池正向高效率、低成本的方向不断发展。目前，占据商业化太阳能电池市场主导地位的硅基太阳能电池约占光伏电池总产量的92％，而单晶硅太阳能电池的商业化效率已超过18％。而制约单晶硅太阳能电池光电转换效率进一步提高的主要原因则源于光损耗过程。因此制绒技术作为降低单晶硅太阳能电池光损耗最有效的方法，成了现代光伏领域关注的重要且极具挑战的课题之一。表面制绒技术通过增加有效光程长度进而增加硅片表面对光的吸收，不仅可以提高晶体硅太阳电池的效率，还可降低晶体硅太阳电池的生产成本。目前，湿法化学蚀刻和干法蚀刻均已被用于制绒过程，然而，在工业应用中使用最为广泛还是湿化学制绒工艺，因为该制绒工艺相较而言，制绒更快，成本更低。时下产业化单晶硅制绒工艺多以碱(KOH或NaOH)醇(异丙醇，简称IPA)体系为主。单晶硅制绒的基本原理可以简单归结为硅片表面悬挂键和背键结构的差异而引起的各向异性蚀刻，其化学反应式可以总结为：
[0003]Si+NaOH+H2O
→
Na2SiO3+H2↑
[0004]单晶硅(111)晶面每个硅原子有1个悬挂键和3个共价键，(100)晶面的硅原子有2个悬挂键和2个共价键。因此，在(100)晶面从硅晶体中蚀刻一个硅原子需要断裂2个共价键，(111)晶面需要断裂3个共价键，显然(100)面的蚀刻速率要高于(111)晶面，其两晶面速率差甚至可高达百倍，故利用该蚀刻速率差异最终在晶硅表面形成了“金字塔”微结构。碱作为腐蚀剂，与<100>Si表面进行各向异性选择性化学蚀刻以形成随机直立的“金字塔”绒面。IPA作为表面活性剂，以改善硅片表面润湿性、降低制绒液表面张力，使反应产生的H2能够快速离开硅片表面来调控成核过程，进而有助于在整个硅片上实现更加均匀的“金字塔”微结构的构建。
[0005]尽管目前商业化单晶硅制绒方面发展最成熟的工艺仍是碱醇工艺，但IPA参与的制绒工艺仍有其明显的缺陷。首先，IPA的低沸点(82.6℃)、强挥发性，导致IPA在整个制绒(制绒温度一般控制在80
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85℃)过程中会不断挥发，这就需在整个制绒过程不断补充IPA，以保证其浓度的基本恒定；其次，IPA有毒且价昂，对环境及价格的控制都不友好；再者，IPA分子量较小、对硅吸附力较弱，无法起到充分的掩膜作用，从而影响出绒率，导致绒面尺寸偏大、制绒硅片反射率偏高；所以开发一种新的替代碱液体系成为单晶硅制绒的重点研发方向。在碱醇工艺基础上，Na2CO3、NaHCO3、Na3PO4、乙二胺及四甲基氢氧化铵(TMAH)等相继被提出用于代替NaOH或KOH作为蚀刻剂用于单晶硅表面制绒，减反效果较好；但其绒面均匀性、反应重现性差，且反应时间较长(约1h)。为了进一步优化制绒工艺，不少科研人员还提
出了有机酸复配表面活性剂辅助成核的策略。该策略虽然很大程度上提高了绒面均匀性，降低了反射率，但在制绒过程中仍需少量醇类化合物辅助成核，且反应时间仍旧较长。因此，开发一种新型无醇的稳定制绒添加剂体系有着更为迫切的产业应用需求。
[0006]CN112144122A公开了一种适用于大尺寸单晶硅片的制绒添加剂，该添加剂包含：主成核剂0.5～10％，补充成核剂0.2～5％，支化分散剂0.01～0.1％，脱泡剂0.05～0.5％，余量为水。它采用水解聚丙烯腈钠盐为主成核剂，聚氨基酸为补充成核剂，解决了大尺寸硅片制绒后的片内不均匀问题；制绒反射率低、制绒时间短。
[0007]CN112226819A公开了一种适用于薄型单晶硅片的制绒添加剂，所述添加剂由如下质量百分比含量的组分组成：绒面成核剂0.5～5.0％、绒面缓蚀剂0.02～0.5％、绒面尺寸调整剂0.001～0.01％、余量为去离子水。它采用羧甲基纤维素钠等水溶性高分子作为成核剂，解决了薄型单晶硅片制绒后应力翘曲导致的碎片化问题；所制成电池片的短路电流稳定，波动小。
[0008]CN111321471B公开了一种低减重的单晶硅制绒添加剂，其包括：多糖磺酸盐0.01～1％、脱泡分散剂0.1～3％、缓蚀剂0.01～1％、水溶性高分子保护剂0.05～0.5％、碱0.05～2％、余量为水。克服了现有技术中存在的生产产能低，制绒硅片减重大，碱耗量高，使用寿命短等缺陷。
[0009]上述技术公开的制绒剂仍不同程度的存在着醇类极易挥发、制绒时间长、且制绒硅片表面绒面均匀性差等技术问题。因此，开发具绿色环保、成分沸点高不易挥发、制绒高效稳定且快速的制绒添加剂势在必行。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于，针对现有制绒添加剂中所用低沸点醇类极易挥发需不断补给、制绒时间长、且制绒硅片表面绒面均匀性差的问题，提出一种了一种新型无醇单晶稳定制绒添加剂的制备及其使用方法，该制绒添加剂制备的绒面均匀性优异，同时成功解决了邻苯二酚衍生物类缓蚀剂易氧化的问题，有效提高了制绒体系的稳定性。
[0011]需要注意的是，在本专利技术中，除非另有规定，涉及组成限定和描述的“包括”的具体含义，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由
…
组成”等及其类似含义。
[0012]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种无醇型单晶硅稳定制绒添加剂，包括重量配比如下的各组分：
[0013][0014]进一步地，所述无醇型单晶硅稳定制绒添加剂中不含低沸点醇类，所述低沸点醇
类指沸点低于制绒反应温度85℃的醇类，所述低沸点醇类包括但不限于异丙醇和/或乙醇。
[0015]进一步地，所述主缓蚀剂为邻苯二酚衍生物类化合物。
[0016]进一步地，所述主缓蚀剂选自盐酸多巴胺、单宁酸、茶多酚中的一种或几种。
[0017]进一步地，所述主缓蚀剂优选盐酸多巴胺。
[0018]进一步地，所述主缓蚀剂为1
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15份。
[0019]进一步地，所述主缓蚀剂优选5
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15份。
[0020]进一步地，所述主缓蚀剂更优选7
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10份。
[0021]进一步地，所述副缓蚀剂选自胺类、醇胺类和氨基酸类化合物中的一种或几种。
[0022]进一步地，所述副缓蚀剂选自三丙胺、三丁胺、苄胺、苯胺、N
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甲基苯胺、乙酰胺、乙二胺、1,6
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己二胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、异丁醇胺、N,N
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二乙基乙醇胺、甘氨酸、丝氨酸、酪氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无醇型单晶硅稳定制绒添加剂，其特征在于，包括重量配比如下的各组分：2.根据权利要求1所述无醇型单晶硅稳定制绒添加剂，其特征在于，所述主缓蚀剂为邻苯二酚衍生物类化合物。3.根据权利要求1所述无醇型单晶硅稳定制绒添加剂，其特征在于，所述副缓蚀剂为胺类、醇胺类和氨基酸类化合物中的一种或几种。4.根据权利要求1所述无醇型单晶硅稳定制绒添加剂，其特征在于，所述表面活性剂选自异辛醇聚氧乙烯醚单磷酸酯、月桂酸甲酯乙氧基化物、硬脂酸甲酯乙氧基化物、油酸甲酯乙氧基化物、椰油酸甲酯乙氧基化物、月桂醇聚氧乙烯醚和鲸蜡醇聚氧乙烯醚的一种或几种的混合。5.根据权利要求1所述无醇型单晶硅稳定制绒添加剂，其特征在于，所述小分子糖选自赤藓糖、阿拉伯糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、海藻糖、纤维二糖、龙胆二糖和蜜二糖中的一种或几种。6.一种权利要求1
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5任意一项所述无醇型单晶硅稳定制绒添加剂的制备方法，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯军，郭岩，吕晶，
申请(专利权)人：大连奥首科技有限公司，
类型：发明
国别省市：