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单晶硅片链式制绒用添加剂及其应用


技术摘要:
本发明公开了一种单晶硅片链式制绒用添加剂,其各组分的质量百分含量为:聚乙烯亚胺0.2%~2.0%,岩藻聚糖0.5%~10%,聚丙烯酰胺0.1%~0.5%,聚醚胺0.1%~2.0%,余量为水。在单晶硅片链式制绒的制绒液中添加本发明的添加剂,能将链式制绒的制绒时间缩短至3min,可提高产  全部
背景技术:
太阳能作为地球上最清洁的能源,人们一直希望能够最大程度的得以直接利用。 太阳能电池——一种收集太阳能,并将其直接转换为电能的装置,自从被人们发明以来,正 逐渐的成为新能源行业的主角。其中,晶体硅太阳能电池由于综合性能优异,目前被用于大 工业化的生产。近年来,由于行业中单晶硅拉棒、切片技术的快速发展,单晶硅片的生产成 本急速降低,单晶硅电池正逐渐压缩多晶硅电池的市场份额,成为市场的宠儿。 作为单晶硅太阳能电池片生产的第一道工艺,制绒是非常重要的一个步骤。制绒 是在硅片表面通过碱刻蚀或机械刻蚀等方式形成“织构化”的结构,这种“织构化”的结构可 以减少对太阳光的反射,提高光的吸收率,从而提高太阳能电池片的光电转换效率,而由于 其他刻蚀方式成本太高,碱刻蚀目前是主流的制绒方式。通过测试发现,一片没有经过制绒 的电池片,将会反射至少30%以上入射进来的太阳光。因此,通过制绒降低硅片对光的反射 率,成为重要的研究方向。由硅与碱的反应机理可知,不加任何添加剂的简单的碱刻蚀,在 单晶硅片表面很难形成陷光结构,而添加剂就成为了控制陷光结构的重要法宝。 在工业化生产中,常见的碱制绒方式是槽式的,这种方式由于硅片是完全浸没在 制绒液中,因而制绒效果好,制绒片的反射率基本在11%~12%。  但是由于槽式制绒过程中, 硅片是竖立在制绒液中,均匀性是一个问题,并且出现制绒脏污、色差等问题的时候很难单 独挑出来。在这种情况下,链式制绒方式就显得很有优势,首先链式制绒过程中硅片是水平 放置的,制绒液可以均匀的铺展在表面,制绒的均匀性比较好,其次是制绒过程可控,出现 制绒问题时可以单独的把有问题的片子挑出,减少返工率。但是链式制绒最大的限制条件 是,硅片全部水平放置,制绒机台的长度需要拉长,占地面积较大。因此,降低制绒时间,让 单晶硅片在更快的时间内完成制绒成为了必要的条件,但缩短制绒时间,制绒效果会减弱, 硅片反射率会有明显的升高,因而需要一种能制备低反射率硅片的单晶硅链式制绒添加剂 来弥补这个问题。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种单晶硅片链式制绒用添加剂,在单晶硅片链式制绒的 制绒液中添加本发明的添加剂,能缩短制绒时间,且能得到低反射率的制绒片。 为实现上述目的,本发明提供一种单晶硅片链式制绒用添加剂,其各组分的质量 百分含量为:聚乙烯亚胺0.2%~2.0%,岩藻聚糖0.5%~10%,聚丙烯酰胺0.1%~0.5%,聚醚胺 0.1%~2.0%,余量为水。 优选的,所述聚乙烯亚胺选自分子量为600的聚乙烯亚胺、分子量为1800的聚乙烯 亚胺、分子量为1000的聚乙烯亚胺、分子量为7000的聚乙烯亚胺中的一种或几种。 优选的,所述聚丙烯酰胺选自分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为1000 3 CN 111593412 A 说 明 书 2/4 页 万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为1200万的阴离子聚丙烯酰胺中的一种或几种。 优选的,所述聚醚胺为聚醚胺D230、聚醚胺D400中的一种或两种。 优选的,所述水为去离子水。 本发明还提供一种单晶硅片链式制绒用制绒液,其含有碱溶液和上述添加剂,添 加剂与碱溶液的质量比为0.5~2.5:100,碱溶液为无机碱的水溶液。 优选的,所述碱溶液为2~5wt%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。 本发明还提供一种单晶硅片链式制绒方法,利用上述制绒液对单晶硅片进行链式 制绒。 优选的,上述单晶硅片链式制绒方法,其具体步骤包括: 1)配制添加剂:将质量百分含量为0.2%~2.0%的聚乙烯亚胺,0.5%~10%的岩藻聚糖, 0.1%~0.5%的聚丙烯酰胺,0.1%~2.0%的聚醚胺加入到余量的水中,混合均匀配成添加剂; 2)配制制绒液:将步骤1)制成的制绒添加剂加到碱溶液中,混合均匀配成制绒液;制绒 添加剂与碱溶液的质量比为0.5~2.5:100;碱溶液为无机碱的水溶液; 3)将单晶硅片平放输入链式制绒设备中,并采用步骤2)制得的制绒液对单晶硅片进行 链式制绒,制绒温度85~95℃,制绒时间为3~5min。 优选的,步骤3)中,制绒温度为90~95℃,制绒时间为3~3.5min。 本发明的优点和有益效果在于:提供一种单晶硅片链式制绒用添加剂,在单晶硅 片链式制绒的制绒液中添加本发明的添加剂,能将链式制绒的制绒时间缩短至3min,可提 高产能,且能使制绒片的反射率保持在11%~12%,与槽式制绒所得制绒片的反射率基本相 当,使硅片具有较好的转换效率。 相比于槽式制绒方式,链式制绒的反应温度更高,因而在添加剂配方的选择时有 很大的限制,最重要的性能就是添加剂的组分需要好的热稳定性,其次是需要很强的吸附 性。本发明提供的低反射率链式单晶制绒添加剂配方中,各组分都具有良好的热稳定性,并 且通过了实验室的验证,在链式制绒高达95℃的加热温度下也能很稳定的完成制绒。聚乙 烯亚胺和岩藻聚糖作为主要的出绒剂配合使用具有很好的出绒性能,而聚丙烯酰胺作为绒 面优化剂可以使出绒更均匀并且在外观上使得片内更均一,聚醚胺作为脱泡剂可以有效地 消除反应过程中气泡的影响,让制绒外观变得更完善。 聚乙烯亚胺由于具有极性基团氨基和疏水基团乙烯基结构,能够与不同的物质相 结合,从而具有高附着性和吸附性,其分子链中的氨基具有很好的活性,能与不同的基团作 用,因而在硅片的表面能与Si-H键结合形成稳定的形核中心。岩藻聚糖作为一种多糖,由于 分子中含有大量的羟基,从而具有很好的亲水性,并且-OH能与Si-H键结合形成氢键作用使 得岩藻聚糖分子具有吸附性,在硅片表面有大量的结合点作为形核中心,同聚乙烯亚胺复 配在一起可以达到很好的出绒性,随着反应时间的延长,这些形核点长大形成金字塔绒面。 在制绒过程中,由于温度高反应很快,随着反应的进行放出大量的热,出绒剂的制绒均一性 受到很大的考验,聚丙烯酰胺具有很高的分子量,其长长的分子链缠绕吸附着制绒剂并且 均匀的分布在硅片表面,可使绒面均匀性得到明显的改善,宏观上体现在外观均一没有色 差。聚醚胺是一类主链为聚醚结构,末端活性官能团为胺基的聚合物,具有较低的表面张力 和较强的吸附性,在体系中有利于气泡的脱除,使得制绒后的硅片表面没有气泡痕,外观均 匀。 4 CN 111593412 A 说 明 书 3/4 页 附图说明 图1是实施例1所得硅片的绒面形貌。
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