一种制备单晶硅绒面的方法

专利名称：一种制备单晶硅绒面的方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池技术领域，特别是关于一种制备单晶硅绒面的方法。
背景技术：
近年来，由于能源与环境日趋紧张的问题，促使了太阳能电池光伏组件行业 的飞速发展。降低生产成本、提高太阳能电池的效率是目前研究的重中之重，提 高太阳能电池效率的有效方法之一是提高太阳能电池的吸光能力，而吸光能力主 要取决于单晶硅表面形成的绒面上金字塔的尺寸大小和均匀性。绒面上的金字塔 尺寸越小、越均匀，则单晶硅绒面的吸光能力越强，转换效率则越高。现有制备 单晶硅绒面的方法主要包括机械刻槽法、离子刻蚀法和化学腐蚀法等。其中，机 械刻槽法和离子刻蚀法存在种种弊端，很少应用于工业生产。目前常用的方法是 化学腐蚀法，该方法是利用单晶硅的各向异性特性，对单晶硅进行腐蚀，得到具 有微米量级金字塔形貌的单晶硅绒面。在利用化学腐蚀法进行生产的过程中，通 常需要加入各种缓冲液，比如异丙醇、乙醇、硅酸钠等，来控制反应速度，以 得到更为优质的单晶硅绒面。由于异丙醇可以使制备出的单晶硅更为美观，因此 异丙醇在大规模太阳能电池生产中常被使用，但是异丙醇挥发性大，在生产过程 中需要不断地补液，耗费大，成本较高。

发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种低成本的制备单晶硅绒面的方法， 该方法制备出的单晶硅绒面上的金字塔尺寸小且均匀，有利于提高太阳能电池的 效率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案 一种制备单晶硅绒面的方法，
它包括以下步骤1)在75'C 85。C恒温槽内配制包括碱溶液、硅酸钠和异丙醇的 碱腐蚀溶液，其中，碱溶液的体积百分比为1% 2.5%，硅酸钠的质量百分比为 0.1% 2%，异丙醇的质量百分比为0.5% 3%; 2)将浓度为5*10-5 5*10—3mol/L 的全氟辛基磺酸盐溶液加入步骤1)中配制有碱腐蚀溶液的恒温槽中，使全氟辛基 磺酸盐溶液的体积百分比为0. 2 1%，同时将单晶硅放入恒温槽中进行腐蚀反应， 10 20min后，将单晶硅取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
所述步骤l)中的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠溶液。恒温槽的温度为8(TC且碱溶液为氢氧化钠时，所述单晶硅经碱腐蚀溶液腐蚀 后的表面上形成了均匀的金字塔绒面，且金字塔的边长为1 8um。
恒温槽的温度为8CTC且碱溶液为氢氧化钠时，所述单晶硅上被腐蚀掉的厚度 为5 15 u m。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、由于本发明在由碱溶液、 硅酸钠和异丙醇构成的腐蚀液中加入了极少量的全氟辛基磺酸盐溶液，使得反应 时间仅为10 20min，就得到了金字塔边长为1 8 u m且均匀的绒面，而且腐蚀掉 的单晶硅的厚度为5 15um，与利用传统方法得到的单晶硅相比，本发明得到的 单晶硅腐蚀厚度小，不易断裂，节约了成本。2、由于本发明采用的全氟辛基磺酸 盐是一种阴离子中性表面活性剂，具有非常高的热力学稳定性和化学稳定性，因 此不需要在生产过程中补液，进一步降低了成本。3、由于本发明使用的全氟辛基 磺酸盐具有很好的相容性，能够在极低的溶液浓度下把水溶液的表面张力降到很 低，增强浸润性，利于化学腐蚀的顺利进行，减少了反应时间。4、由于本发明采 用的全氟辛基磺酸盐浓度极低，其用量与其它缓冲液相比，用量很少，因此大大 节省了成本。


图1是在金相显微镜下经放大400倍的单晶硅绒面形貌图 图2是在扫描电镜下经放大1472倍的单晶硅绒面形貌图 图3是在扫描电镜下经放大5888倍的单晶硅绒面形貌图
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。 本发明包括以下步骤
1) 在75'C 85'C恒温槽内配制包括碱溶液、硅酸钠和异丙醇的碱腐蚀溶液。 碱腐蚀溶液中，碱溶液的质量百分比为1% 2.5%，碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾 或碳酸钠溶液；硅酸钠的质量百分比为0.1% 2%，异丙醇的体积百分比为0.5% 3%。
2) 将浓度为5*10—5 5W0—3mol/L的全氟辛基磺酸盐溶液加入步骤l)中配制 有碱腐蚀溶液的恒温槽中，使全氟辛基磺酸盐溶液的体积百分比为0.2% 1%，同 时将未清洗的或粗抛的市售P型或N型、电阻率0.3 8Qcm、厚度180 500um、 〈100〉晶向单晶硅衬底置入花篮内，再一起放入步骤l)中配制有碱腐蚀溶液的恒 温槽中进行腐蚀反应，10 20min后，将单晶硅取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
以下通过几个具体实施例对本发明进行进一步验证。
4实施例1:
如图1 3所示，图1 3为恒温槽的温度为80°C，碱溶液为1. 6 (%质量百分 比)氢氧化钠，0. 1 (%质量百分比)硅酸钠，0.6 (%体积百分比)异丙醇，0.3 (% 体积百分比)浓度为5*10—5 5*10—3mol/L的全氟辛基磺酸盐溶液，且腐蚀时间为 15min时，得到的具有金字塔绒面的单晶硅，在显微镜下观察到单晶硅的表面上形 成了均匀的金字塔绒面(如图l所示)，且金字塔的边长为l 8um (如图2、图 3所示)，单晶硅上被腐蚀掉的厚度为12um。
实施例2:
当恒温槽的温度为75t:，碱溶液为1.6 (%质量)氢氧化钠，0.1 (%质量)硅 酸钠，0.6(%体积)异丙醇，0.3 (%体积)浓度为5*10—5 5*10—3mol/L的全氟辛基 磺酸盐溶液，且腐蚀时间为20min时，得到的单晶硅绒面上金字塔的边长为1 8 "m (此处请核实！)，单晶硅上被腐蚀掉的厚度为13ym (此处请核实！)。
实施例3:
当恒温槽的温度为85T:，碱溶液为1.6 (%质量)氢氧化钠，0.1 (%质量)硅 酸钠，0.6 (%体积)异丙醇，0.3 (%体积)浓度为5*10—5 5*10—3mol/L的全氟辛 基磺酸盐溶液，且腐蚀时间为10min时，得到的单晶硅绒面上金字塔的边长为l 8iim，单晶硅上被腐蚀掉的厚度为lOum。
上述各实施例中，全氟辛基磺酸盐为一种阴离子中性表面活性剂，具有非常 高的热力学和化学稳定性，在350 40(TC不发生分解，在强酸、强碱、强氧化介 质等特殊应用体系中稳定有效地发挥其表面活性剂作用；全氟辛基磺酸盐还具有 很好的相容性，其能与体系中其它表面活性剂和组份很好地相容，并能够在极低 的溶液浓度下把水溶液的表面张力降到很低，增强浸润性，可广泛用于各种PH值 范围、各类水性、溶剂型体系中。
权利要求
1、一种制备单晶硅绒面的方法，它包括以下步骤1)在75℃～85℃恒温槽内配制包括碱溶液、硅酸钠和异丙醇的碱腐蚀溶液，其中，碱溶液的体积百分比为1％～2.5％，硅酸钠的质量百分比为0.1％～2％，异丙醇的质量百分比为0.5％～3％；2)将浓度为5*10-5～5*10-3mol/L的全氟辛基磺酸盐溶液加入步骤1)中配制有碱腐蚀溶液的恒温槽中，使全氟辛基磺酸盐溶液的体积百分比为0.2～1％，同时将单晶硅放入恒温槽中进行腐蚀反应，10～20min后，将单晶硅取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
2、 如权利要求1所述的一种制备单晶硅绒面的方法，其特征在于所述步骤 1)中的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠溶液。
3、 如权利要求1所述的一种制备单晶硅绒面的方法，其特征在于恒温槽的 温度为8(TC且碱溶液为氢氧化钠时，所述单晶硅经碱腐蚀溶液腐蚀后的表面上形 成了均匀的金字塔绒面，且金字塔的边长为l 8um。
4、 如权利要求2所述的一种制备单晶硅绒面的方法，其特征在于恒温槽的 温度为8(TC且碱溶液为氢氧化钠时，所述单晶硅经碱腐蚀溶液腐蚀后的表面上形 成了均匀的金字塔绒面，且金字塔的边长为l 8um。
5、 如权利要求1或2或3或4所述的一种制备单晶硅绒面的方法，其特征在 于恒温槽的温度为8(TC且碱溶液为氢氧化钠时，所述单晶硅上被腐蚀掉的厚度 为5 15 u m。
全文摘要
本发明涉及一种制备单晶硅绒面的方法，它包括以下步骤1)在75℃～85℃恒温槽内配制包括碱溶液、硅酸钠和异丙醇的碱腐蚀溶液，其中，碱溶液的体积百分比为1％～2.5％，硅酸钠的质量百分比为0.1％～2％，异丙醇的质量百分比为0.5％～3％；2)将浓度为5*10^-5～5*10^-3mol/L的全氟辛基磺酸盐溶液加入步骤1)中配制有碱腐蚀溶液的恒温槽中，使全氟辛基磺酸盐溶液的体积百分比为0.2～1％，同时将单晶硅放入恒温槽中进行腐蚀反应，10～20min后，将单晶硅取出，用去离子水冲洗干净并烘干。本发明制备出的单晶硅绒面上的金字塔尺寸小且均匀，有利于提高太阳能电池的效率，用于大规模的太阳能电池生产中。
文档编号C23F1/32GK101634027SQ20091009182
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者励旭东, 勾宪芳, 爽 宋, 张燕鹏, 颖 许, 谢芳吉 申请人:北京市太阳能研究所有限公司;江苏艾德太阳能科技有限公司