专利名称：单晶硅添加剂制绒液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单晶硅添加剂制绒液。
背景技术：
在单晶硅碱性腐蚀制绒过程中，典型的碱性溶液的主要组分为氢氧化钠(NaOH)， 硅酸钠(Na2SiO3)或异丙醇(IPA)和吐0。在较高的温度下，碱性水溶液中的单晶硅会发生 如下的腐蚀反应Si+60r-SiO 广+3H20+4e4H++4e-2H2 个总的反应方程式为Si+20r+H20 = Si032>2H2 个由于硅晶体不同晶像的硅原子排列间距有异，因此碱溶液的腐蚀速度也不相同。 一般说来，碱溶液浓度和温度较高时，在单晶硅的[100]和[111]方向的腐蚀速度相似，常 用于去除硅表面的机械损伤层。碱溶液浓度较低时，在上述两个晶面上的腐蚀速度差别较 明显，速度比值被称为“各向异性因子”。因此，通过改变碱溶液的浓度和温度，可以有效地 改变各项异性因子，使在[100]方向的腐蚀速度较快，而在[111]方向的腐蚀速度较慢，从 而在硅片表面形成密集分布的“金字塔”结构的减反射绒面。硅酸钠(Na2SiO3)在水中存在以下的水解反应Na2Si03+2H20 = NaH3S i04+Na0H2NaH3Si04 = Na2H4Si207+H20因此硅酸钠水溶液具有较强的碱性，多次水解产物中包含有硅酸，多种硅酸盐和 硅酸氢盐，其中存在大量的极性和非极性基团，可以有效降低溶液的表面张力并改善单晶 硅片表面的润湿效果，这与IPA在碱腐蚀液中的作用类似。但由于IPA价格高，且挥发速度 较快，因此，当前很多研究小组都在寻找一种既不需添加IPA，又可以实现工业化应用的单 晶硅均勻绒面制备技术。关于单晶硅各向异性腐蚀所用的腐蚀剂，目前所有已知的溶液都是碱性的，一般 可分为两类一类是有机腐蚀剂，包括EPW(乙二胺，邻苯二甲酸和水)、TMAH(四甲基氢氧化 铵)等；另一类是无机腐蚀剂，包括碱性溶液，如KOH、NaOH, LiOH, CsOH和NH3 · H20等，这 两类腐蚀剂具有非常类似的腐蚀现象。为了得到在某种条件下满意的硅腐蚀的各向异性以 及腐蚀表面，常在其中加入添加剂，如IPA，无水乙醇，次氯酸盐及(MM)2S2O4等。一般认为，反应起始于晶体硅表面缺陷和杂质处，而经过去损伤层的单晶硅片表 面缺陷和杂质较少，难以解释制作的绒面均勻覆盖表面。Na2SiO3溶液中的非极性功能团易 于吸附在单晶硅表面，阻碍OH—离子对Si的腐蚀反应，提供了 “金字塔”结构绒面成核的起 点。起点越多越均勻，则腐蚀后的金字塔尺寸越均勻，且易于控制，对电池性能的改善有很 大的作用。但反应过程中不断产生硅酸钠，而当腐蚀液中SiO:含量过高时，碱腐蚀法难以 在单晶硅表面形成理想的减反射绒面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使单晶硅片绒面“金字塔”尺寸均勻，且无白斑无明显 印痕，能快速有效形成绒面且与现有生产设备匹配的单晶硅添加剂制绒液。本发明的技术解决方案是一种单晶硅添加剂制绒液，其特征是由碱性腐蚀液和表面活性剂及有机酸或盐 组成，其中表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0. 05 0. 5%，有机酸或盐的 量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0. 1 10. 0%。所述碱性腐蚀液是由氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、磷酸钠的一种 或几种和水组成的腐蚀液。碱性腐蚀液中碱或盐的质量百分比为0. 2% 5%。制绒液温度为60 75°C。有机酸或盐是含4 10个碳的脂肪酸或含4 10个碳的脂肪酸盐及苯基脂肪酸 的一种或几种；表面活性剂为烷基酚型表面活性剂或Ε0Ρ0Ε0型嵌段共聚物的一种或几种。有机酸或盐为丁酸、戊酸、庚酸、酒石酸或苯甲酸钠。本发明使单晶硅片绒面“金字塔”尺寸均勻，且无白斑无明显印痕，在适当的温度 条件下，快速有效形成绒面且与现有生产设备匹配。本发明使溶液中增加“成核”起点，使 绒面“金字塔”能够在硅片表面均勻生长，并密集排列。添加剂中还含有一定量的表面活性 齐U，起到降低水的表面张力，有效润湿硅片表面，减少花斑现象，使制绒后硅片表面干净均 勻。由于绒面金字塔更加均勻，尺寸可控，因此在扩散方阻提高及烧结温度较高的情况下， 能够有效减小电池漏电。对组件的功率输出有很高的价值。下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1是经本发明处理的单晶硅绒面照片。
具体实施例方式一种单晶硅添加剂制绒液，由碱性腐蚀液和表面活性剂及有机酸或盐组成，其 中表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0. 05 0. 5% (例0. 05%,0.2%, 0. 5% )，有机酸或盐的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0. 1 10.0% (例0. 10%)。所述碱性腐蚀液是由0.2% 5% (例0.2%、2%、5% )质量百分比的氢氧化钠 (或氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠或磷酸钠的一种或几种)和水组成的腐蚀液。有机酸或盐是含4 10个碳的脂肪酸或含4 10个碳的脂肪酸盐及苯基脂肪酸的一种或几种(例丁酸、戊酸、庚酸、酒石酸或苯甲酸钠)；表面活性剂为烷基酚型表面活性 剂或Ε0Ρ0Ε0型嵌段共聚物的一种或几种(例Pluronic F68，P105等)。使用时，保持制绒液的温度为60 75°C，腐蚀时间10 25分钟。硅片单面减薄 量约4 5 μ m0
权利要求
一种单晶硅添加剂制绒液，其特征是由碱性腐蚀液和表面活性剂及有机酸或盐组成，其中表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.05～0.5％，有机酸或盐的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.1～10.0％。
2.根据权利要求1所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是所述碱性腐蚀液是由氢氧 化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、磷酸钠的一种或几种和水组成的腐蚀液。
3.根据权利要求2所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是碱性腐蚀液中碱或盐的质 量百分比为0.2% 5%。
4.根据权利要求1、2或3所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是制绒液温度为60 75 °C。
5.根据权利要求1、2或3所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是有机酸或盐是含4 10个碳的脂肪酸或含4 10个碳的脂肪酸盐及苯基脂肪酸的一种或几种；表面活性剂为 烷基酚型表面活性剂或EOPOEO型嵌段共聚物的一种或几种。
6.根据权利要求1、2或3所述的单晶硅添加剂制绒液，其特征是有机酸或盐为丁 酸、戊酸、庚酸、酒石酸或苯甲酸钠。
全文摘要
本发明公开了一种单晶硅添加剂制绒液，由碱性腐蚀液和表面活性剂及有机酸或盐组成，其中表面活性剂的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.05～0.5％，有机酸或盐的量相当于碱性腐蚀液质量或体积的0.1～10.0％。本发明使单晶硅片绒面“金字塔”尺寸均匀，且无白斑无明显印痕，在适当的温度条件下，快速有效形成绒面且与现有生产设备匹配。
文档编号C30B33/10GK101818378SQ20101016128
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者戴燕华, 杨雷, 沈专, 王景霄, 王玉亭, 马跃 申请人:江苏林洋新能源有限公司