[发明专利]一种用于单晶硅绒面制备的腐蚀液及单晶硅绒面的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于单晶硅绒面制备的腐蚀液及单晶硅绒面的制备方法。

背景技术

在能源危机的背景下，太阳电池等可再生能源越来越受到了人们的重视。太阳能取之不竭用之不尽，是一种非常具有发展潜力的清洁能源。从上世纪70年代太阳电池出现在实验室中，到现在太阳电池在太空、地面得到广泛应用，太阳电池得到了长足的发展。尤其是单晶体硅电池，由于其相对低廉的价格和较高的效率，以及其相对简单、可靠的工艺，近些年来广泛受到人们的重视。

单晶硅电池的制备工艺中，第一步就是表面制绒。通过表面制绒可以有效的降低电池表面的反射率，提高电池对入射光的吸收。如表面抛光的单晶硅表面其平均反射率为35％左右，而制备绒面的单晶硅表面，其反射率可以下降到10％左右。单晶硅绒面制备方法有化学腐蚀法、等离子刻蚀法、机械刻槽法等。由于化学腐蚀法价格低廉、适用于产业化因而在目前的单晶硅生产中广泛使用。化学腐蚀法常用的腐蚀液为1-5％(质量比)的NaOH或KOH溶液，配以3-8％(体积比)的异丙醇或乙醇和0.5-3％的硅酸钠，在75-90℃之间腐蚀硅片30分钟左右。因NaOH较KOH价格低廉、异丙醇较乙醇稳定，产业上对大多数的企业使用NaOH和异丙醇及硅酸钠的混合液做腐蚀液。

在此腐蚀液中，异丙醇具有很好的降低表面张力与消除反应产物H₂气泡的作用。如果H₂气泡不能很好的从反应的硅片表面脱附，附着的H₂气泡会阻止反应的进一步进行，进而造成反应的不均匀。但是异丙醇沸点为82.5℃，因此在反应过程中挥发非常厉害，造成溶液配比的不稳定性，并造成大规模产业生产中重复性很差，对生产造成影响。

另外从绒面本身质量来说，小而密的金字塔更有利于产业化生产。虽然从反射率的角度来说，小金字塔和大金字塔并无明显区别，但是在产业中，小金字塔更有利于后续的丝印过程，可使丝印的金属与金字塔更紧密接触，不易造成串联电阻大或漏电等问题。而且，小的金字塔因为每次腐蚀下来的硅也少，因而更有利于保持腐蚀液配比的稳定性，减少产业中因腐蚀液配比变化造成的换液，提高了生产效率。

为改善绒面质量和提高工艺稳定性，人们做出了很多有益的探索。如，中国专利200810122243.7、200510111453.2和200810163097.2分别提出了在现用的腐蚀液(NaOH或KOH溶液中混有乙醇或异丙醇及硅酸钠)基础上添加活性剂的方法，他们分别提出的是加入0.02‰～0.1‰的Pb(NO₃)₂或Pb、葡萄糖和偏铝酸盐，虽然活性剂的加入可以改善绒面质量，但是因为还要依赖于醇基添加剂(乙醇或异丙醇)来降低表面张力和消泡，所以没有解决腐蚀液的不稳定性。而中国申请专利200810163098.7提出在NaOH水溶液的基础上加入超声，通过超声的振动来达到消除气泡的作用，此方法消除气泡方面作用显著，但是不能降低溶液表面张力，因为在绒面的均匀性上还有待改进。中国专利200510029562.X，采用SiC喷砂法后用酸腐蚀液腐蚀法制备绒面，成本高且不适用于产业化生产。另外，中国专利200810020206.5，用氢氧化钠或氢氧化钾1.5％～10％，表面活性剂1～200ppm，硅酸钠0.5％～5％，去离子水85.0％～98.0％混合均匀后作为腐蚀液，也避免了异丙醇或乙醇的添加，但是制备方法复杂，需要在分散锅中搅拌10～30分钟，使表面活性剂其完全溶解后，过滤，出料。

图1所示为采用现有产业技术制备出的典型单晶硅绒面形貌图，制备方法为：2％的NaOH水溶液，添加5％异丙醇、2％的硅酸钠，腐蚀液配制完成。将所述腐蚀液恒温于85℃，经鼓泡混合均匀后，将单晶硅片放于所述的腐蚀液中腐蚀30分钟，得到平均尺寸为10μm左右的金字塔。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种用于单晶硅绒面制备的腐蚀液及绒面制备方法。本方法用工业上常见的十二烷基硫酸钠替代异丙醇或乙醇作为反应活性剂，起到降低溶液表面张力和消除反应产物H₂气泡的作用。因为十二烷基硫酸钠比异丙醇或乙醇具有更好的稳定性，很好的实现了制绒过程的可重复性，对提高生产中工艺的稳定性和重复性非常有利。另外，十二烷基硫酸钠比异丙醇或乙醇价格更低，且使用的添加量在几到几十毫克每升的范围内，非常少，因此与添加异丙醇或乙醇相比费用更低。

本发明涉及的腐蚀液组分如下：1％～5％(质量比)的NaOH或KOH溶液，1mg/L-50mg/L的十二烷基硫酸钠，0-6％(质量比)的硅酸钠。