金刚线切割单晶硅片专用碱制绒添加剂及其使用方法与流程

本发明涉及一种金刚线切割单晶硅片专用碱制绒添加剂及其使用方法，属于化学助剂技术领域。

背景技术：

目前光伏行业中所用单晶硅片的切割主要采用金刚线切割技术，因其具有切割效率高，加工成本低和环境污染小等优点，受到越来越多的关注，逐渐成为单晶硅切片技术的主流和未来发展方向。

由于金刚线切割原理与砂浆线切割的原理不同，金刚线切割的硅片表面除了脆性破碎断裂形成的不规则凹坑外，还存在大量塑性的光滑切割痕和表面残留的无定形硅。这些因素会影响传统工艺制绒后的金字塔绒面效果。

目前常规单晶碱制绒工艺一般采用氢氧化钠或氢氧化钾，添加适当异丙醇和硅酸钠的混合溶液进行制绒。其缺点是：制绒时间长，制绒金字塔大而不均匀，对原始硅片表面状态要求高，化学品消耗也比较大，并且溶液寿命短，制绒重复性差，异丙醇发挥量大等问题。在实际现场的应用过程中，存在操作难度高，带来制绒外观不良率很高，电池片转换效率低等问题。

为了解决常规碱制绒工艺带来的技术难题，需要寻找一种辅助制绒用的添加剂，优化制绒后绒面效果，减少制绒过程中产生的雨点，片蓝印等缺陷，并提高制绒液的稳定性。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种专用于金刚线切割单晶硅片碱制绒添加剂，该添加剂能够有效缩短制绒时间，获得均匀，细小且密集的金字塔绒面，改善制绒后单晶硅片的线痕残留等问题。为此，本发明采用如下技术方案：

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种金刚线切割单晶硅片专用碱制绒添加剂，包括如下组分：多元醇，聚乙烯醇，阴离子表面活性剂，水溶性硅基消泡剂，硅酸钠和去离子水，多元醇的重量含量为0.5-5%，聚乙烯醇的重量含量为0.2-2%，表面活性剂重量含量为0.02-0.2%，水溶性硅基消泡剂重量含量为0.01-1%，硅酸钠重量含量为0.5-5%，余量为去离子水。

进一步地，多元醇为季戊四醇、木糖醇或山梨糖醇。

进一步地，聚乙烯醇的醇解度为88%或98%。

进一步地，阴离子表面活性剂为磺酸盐表面活性剂、磷酸盐表面活性剂或羧酸盐表面活性剂。

进一步地，上述添加剂在金刚线切割单晶硅片碱制绒工艺中的使用方法包括如下步骤：

a) 配制添加剂：将多元醇、聚乙烯醇、阴离子表面活性剂、水溶性硅基消泡剂、硅酸钠溶解于去离子中，得到添加剂；其中，多元醇的重量含量为0.5-5%；聚乙烯醇的重量含量为0.2-2%；阴离子表面活性剂重量含量为0.02-0.2%；硅基消泡剂重量含量为0.01-1%；硅酸钠重量含量为0.5-5%；

b)配制碱制绒液：将氢氧化钠或者氢氧化钾溶于去离子水中得到碱混合液，而后将步骤a)制得的添加剂加入到该碱混合溶液中，得到碱性制绒液；其中，氢氧化钠或氢氧化钾的重量含量为0.5-3%；添加剂的重量含量为0.5-5%；

c)制绒：将金刚线切割单晶硅片浸没入步骤b)所获得的碱性制绒液中进行制绒。

进一步地，步骤c)中，制绒过程中的制绒温度为75-90℃，制绒时间为300-1200s。

该发明的有益效果在于：使用本发明中的添加剂对金刚线切割单晶硅片进行碱制绒后，可缩短制绒时间获得均匀，细小且密集的金字塔绒面，并在制绒液使用后期仍保留较佳的制绒效果，提高制绒工艺的稳定性和一致性，并有效改善制绒后单晶硅片的线痕残留等问题。该添加剂无毒性，易实施，稳定性好，具有很好的实际应用价值。

附图说明

图1 金刚线切割单晶硅片常规制绒后的扫描电镜图。

图2 金刚线切割单晶硅片用本发明专利实例3后的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例1

本实施例中的提供一种单晶硅片的制绒方法，采取如下的工艺步骤：

1）配制添加剂：在搅拌作用下，将2.0g 多元醇，1.0g 聚乙烯醇，0.1g阴离子表面活性剂，0.1g 硅基消泡剂和1g的硅酸钠溶解于95.8 g 去离子水中（即：在配好的添加剂中，所述多元醇的重量百分含量为2%，所述聚乙烯醇的重量百分含量为1%，阴离子表面活性剂重量百分含量为0.1%，硅基消泡剂重量百分含量为0.1%和硅酸钠重量百分含量为1%）；

2）配制碱性制绒液：在搅拌作用下，将2500g氢氧化钠和100L的去离子水混合均匀，而后加入1000ml上述的添加剂，搅拌均匀；

3）制绒：将金刚线切割单晶硅片浸没上述碱制绒液中进行制绒，制绒温度为82℃，制绒时间为1000s。

实施例2

本发明实施例中的提供一种单晶硅片的制绒方法，采取如下的工艺步骤：

1）配制添加剂：在搅拌作用下，将5.0g 多元醇，0.5g 聚乙烯醇，0.05g阴离子表面活性剂，0.05g 硅基消泡剂和3.0g的硅酸钠溶解于91.4 g 去离子水中（即：在配好的添加剂中，所述多元醇的重量百分含量为5%，所述聚乙烯醇的重量百分含量为0.5%，阴离子表面活性剂重量百分含量为0.05%，硅基消泡剂重量百分含量为0.05%和硅酸钠重量百分含量为3%）；

2）配制碱性制绒液：在搅拌作用下，将2500g氢氧化钠和100 L的去离子水混合均匀，而后加入1000ml上述的添加剂，搅拌均匀；

3）制绒：将金刚线切割单晶硅片浸没上述碱制绒液中进行制绒，制绒温度为82℃，制绒时间为1200s。

实施例3

本发明实施例中提供一种单晶硅片的制绒方法，采取如下的工艺步骤：

1）配制添加剂：在搅拌作用下，将3.0g 多元醇，1.5g 聚乙烯醇，0.1g阴离子表面活性剂，0.1g 硅基消泡剂和2.0g的硅酸钠溶解于93.3 g 去离子水中（即：在配好的添加剂中，所述多元醇的重量百分含量为3%，所述聚乙烯醇的重量百分含量为1.5%，阴离子表面活性剂重量百分含量为0.1%，硅基消泡剂重量百分含量为0.1%和硅酸钠重量百分含量为2%）；

2）配制碱性制绒液：在搅拌作用下，将2500g氢氧化钠和100 L的去离子水混合均匀，而后加入1000ml上述的添加剂，搅拌均匀；

3）制绒：将金刚线切割单晶硅片浸没上述碱制绒液中进行制绒，制绒温度为82℃，制绒时间为1200s。

效果对比：图1 金刚线切割单晶硅片常规制绒后的扫描电镜图。图2 金刚线切割单晶硅片用本发明专利实例3后的扫描电镜图。图2给出了本实施例3得到的硅片表面绒面的扫描电镜照片，从图中可以看到硅片表面形成了均匀覆盖的金字塔，金字塔覆盖率高，尺寸较小，大约为1-3μm。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。