專利名稱：一種制備單晶硅絨面的腐蝕液及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種制備單晶硅絨面的腐 蝕液及方法。
背景技術(shù)：
低成本、高效率的太陽能電池一直是人們追逐的焦點(diǎn)，目前單晶硅太陽能電 池表面織構(gòu)化是提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的有效手段之一。通常，織構(gòu)化的方法 主要是堿腐蝕法，堿腐蝕法是在堿腐蝕液中加入各種緩沖液，比如異丙醇、乙醇、 硅酸鈉等來控制反應(yīng)速度，以得到具有微米量級金字塔形貌的絨面，金字塔形貌 的尺寸越小，越均勻，單晶硅的吸光能力越強(qiáng)，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率也就越高。
目前，大規(guī)模太陽能電池生產(chǎn)上主要使用異丙醇作為緩沖液，濃度通常采用5% 10%。但是，由于異丙醇成本較高，揮發(fā)性大，用量大，而且在生產(chǎn)過程中需要不 斷的補(bǔ)充溶液，從而導(dǎo)致成本升高。而且上述腐蝕液使得單晶硅腐蝕掉的厚度偏 大，厚度越來越薄脆，易斷裂也會(huì)使生產(chǎn)成本進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種成本低、優(yōu)質(zhì)的制備單晶硅太陽能 電池絨面的腐蝕液及方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種制備單晶硅絨面的腐蝕液， 它包括堿溶液、硅酸鈉和異丙醇，其特征在于它還包括體積百分比為0.2% 1% 濃度范圍為5*10—5 5*10—3mol/L的全氟辛酸鹽水溶液。
所述堿溶液的質(zhì)量百分比為1% 2. 5%，所述硅酸鈉的質(zhì)量百分比為0. 1% 2%， 所述異丙醇的體積百分比為0. 3% 2%。
所述堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀或碳酸鈉。
一種使用上述腐蝕液制備單晶硅絨面的方法，其特征在于將未清洗的或粗 拋的P型或N型單晶硅放入所述腐蝕液中進(jìn)行腐蝕反應(yīng)，反應(yīng)溫度范圍為75 85 °C，腐蝕時(shí)間范圍為5 18min。
經(jīng)腐蝕反應(yīng)后的所述單晶硅表面形成金字塔邊長為0. 5 8 li m均勻的絨面。
被腐蝕掉的單晶硅厚度為5 15um。 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于將全氟辛 酸鹽溶液加入了由堿溶液、硅酸鈉和異丙醇混合的溶液內(nèi)，全氟辛酸鹽作為一種陰離子中性表面活性劑，具有非常高的熱力學(xué)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及很好的相 容性，而且能夠在極低的溶液濃度下將水溶液的表面張力降到很低，增強(qiáng)浸潤效
果，因此在各種PH值范圍、各類水性、溶劑型體系中性質(zhì)穩(wěn)定，無需短時(shí)間補(bǔ)液， 因此節(jié)約了成本。2、由于本發(fā)明采用的全氟辛酸鹽濃度極低，其用量與其它緩沖 液相比，用量很少，因此進(jìn)一步節(jié)省了成本。3、本發(fā)明的腐蝕液中由于采用了全 氟辛酸鹽溶液作為緩沖液，因此僅花費(fèi)了5 18min的反應(yīng)時(shí)間，得到了金字塔邊 長為0.5 8um均勻的絨面，比較常規(guī)織構(gòu)化時(shí)間25 35min有很大的降低，大 大地提高了生產(chǎn)效率。4、本發(fā)明方法制備出的單晶硅腐蝕掉的厚度為5 15um， 得到的單晶硅表面為金字塔邊長為0.5 8um均勻的絨面，因此有利于太陽光的 吸收，得到了優(yōu)質(zhì)的單晶硅絨面。本發(fā)明降低了生產(chǎn)成本，制備出的單晶硅太陽 能電池絨面大大提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，并能廣泛應(yīng)用在太陽能電池生產(chǎn) 領(lǐng)域中。


圖1是在金相顯微鏡下經(jīng)放大400倍的單晶硅絨面形貌圖 圖2是在掃描電鏡下經(jīng)放大488倍的單晶硅絨面形貌圖 圖3是在掃描電鏡下經(jīng)放大977倍的單晶硅絨面形貌圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明的腐蝕液包括質(zhì)量百分比為1% 2. 5%的堿溶液，質(zhì)量百分比為0. 1% 2%的硅酸鈉，體積百分比為0. 3% 2%的異丙醇和體積百分比為0. 2% 1%濃度范圍 為5*10—5 5*10—3mol/L的全氟辛酸鹽水溶液。上述堿溶液可以采用氫氧化鈉或氧 氫化鉀或碳酸鈉等。
使用本發(fā)明腐蝕液制備單晶硅絨面的方法如下
首先，在75 85"C恒溫槽內(nèi)配制腐蝕液，在體積百分比為1% 2.5%的堿溶液 和質(zhì)量百分比為0. 1% 2%的硅酸鈉混合溶液內(nèi)加入濃度為5*10—5 5*10—3mol/L全 氟辛酸鹽溶液，使全氟辛酸鹽溶液的體積百分比為0.2% 1%。等恒溫后，加入 0.3% 2%的異丙醇，把未清洗的或粗拋的P型或N型單晶硅片置入花籃內(nèi)， 一并 放入溶液中，5 18min后取出，直接用去離子水沖洗干凈。如圖1 3所示，在顯 微鏡和掃描電鏡下觀察到單晶硅片上形成的金字塔邊長為O. 5 8"m均勻的絨面， 單晶硅腐蝕掉的厚度為5 15um。本實(shí)施例中，單晶硅片采用的是市售P型或N 型，〈100〉晶向單晶硅襯底，電阻率0.5 7Qcm，厚度180 500um。
以下通過幾個(gè)具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。實(shí)施例1:
如圖1 3所示，圖1 3為恒溫槽的溫度為75°C，堿溶液為1. 5 (%質(zhì)量百分 比)氫氧化鈉，0.12 (%質(zhì)量百分比)硅酸鈉，0.5 (%體積百分比)異丙醇，0.5 (%體積百分比)濃度為5*10—5 5*10—3mol/L的全氟辛酸鹽水溶液，且腐蝕時(shí)間為 18min時(shí)，得到的具有金字塔絨面的單晶硅，在顯微鏡下觀察到單晶硅的表面上形 成了均勻的金字塔絨面(如圖l所示)，且金字塔的邊長為0.5 8"m (如圖2、 圖3所示)，單晶硅上被腐蝕掉的厚度為10um。
實(shí)施例2:
當(dāng)恒溫槽的溫度為85°C，堿溶液為1.5 (%質(zhì)量)氫氧化鈉，0.12 (%質(zhì)量) 硅酸鈉，0.5 (%體積)異丙醇，0.5 (%體積)濃度為5*10—5 5*10—3mol/L的全氟 辛酸鹽水溶液，且腐蝕時(shí)間為7min時(shí)，得到的單晶硅絨面上金字塔的邊長為0. 5 8nm，單晶硅上被腐蝕掉的厚度為10um。
本發(fā)明中采用的全氟辛酸鹽為一種陰離子中性表面活性劑，其具有非常高的 熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性，可在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化介質(zhì)等特殊應(yīng)用體系中穩(wěn)定有效 地發(fā)揮其表面活性劑作用，不會(huì)與體系發(fā)生反應(yīng)或分解；全氟辛酸鹽還具有很好
的相容性，可以廣泛用于各種ra值范圍、各類水性、溶劑型體系，并能與體系中
其它表面活性劑和組份很好地相容，即使在極低的溶液濃度下，全氟辛酸鹽也可 以將水溶液的表面張力降到很低，增強(qiáng)浸潤性。
權(quán)利要求
1、一種制備單晶硅絨面的腐蝕液，它包括堿溶液、硅酸鈉和異丙醇，其特征在于它還包括體積百分比為0.2％～1％濃度范圍為5*10-5～5*10-3mol/L的全氟辛酸鹽水溶液。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種制備單晶硅絨面的腐蝕液，其特征在于所述堿 溶液的質(zhì)量百分比為1% 2.5%，所述硅酸鈉的質(zhì)量百分比為0. 1% 2%，所述異丙 醇的體積百分比為0. 3% 2%。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種制備單晶硅絨面的腐蝕液，其特征在于所述堿 溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀或碳酸鈉。
4、 一種使用如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的腐蝕液制備單晶硅絨面的方法， 其特征在于將未清洗的或粗拋的P型或N型單晶硅放入所述腐蝕液中進(jìn)行腐蝕 反應(yīng)，反應(yīng)溫度范圍為75 85°C，腐蝕時(shí)間范圍為5 18min。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種制備單晶硅絨面的方法，其特征在于經(jīng)腐蝕反 應(yīng)后的所述單晶硅表面形成金字塔邊長為0.5 8um均勻的絨面。
6、 如權(quán)利要求4或5所述的一種制備單晶硅絨面的方法，其特征在于被腐 蝕掉的單晶硅厚度為5 15um。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備單晶硅絨面的腐蝕液及方法，它包括堿溶液、硅酸鈉和異丙醇，其特征在于它還包括體積百分比為0.2％～1％濃度范圍為5*10^-5～5*10^-3mol/L的全氟辛酸鹽水溶液；所述堿溶液的質(zhì)量百分比為1％～2.5％，所述硅酸鈉的質(zhì)量百分比為0.1％～2％，所述異丙醇的體積百分比為0.3％～2％；所述堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀或碳酸鈉。本發(fā)明成本低，制備出的單晶硅絨面上形成的金字塔尺寸小，且均勻，利于太陽能吸收，可以廣泛應(yīng)用在太陽能電池領(lǐng)域中。
文檔編號C23F1/32GK101634026SQ20091009182
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者勵(lì)旭東, 勾憲芳, 爽 宋, 張燕鵬, 穎 許, 謝芳吉 申請人:北京市太陽能研究所有限公司;江蘇艾德太陽能科技有限公司