一种适用于薄型单晶硅片的制绒添加剂及应用的制作方法

2021-01-31 16:01:14|

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本发明涉及一种制绒添加剂及应用，尤其涉及一种适用于薄型单晶硅片的制绒添加剂及应用。
背景技术：
：为了响应国家平价上网政策的要求，降低度电成本，提高行业竞争力，光伏技术近年来一直处于快速发展，硅片薄片化是其中的一项重要技术。硅片厚度减薄的驱动力根本上是摊薄成本，薄片化不仅能有效减少硅材料消耗，而且薄片化所体现出的硅片柔韧性也给电池、组件端带来了更多的可能性。目前，单晶硅片量产厚度已从190um下降至现有的170~175um，部分企业已具备140um的切割技术，n型晶棒切割的n型硅片实际厚度可以做到100~120um。由于受制于电池和组件技术发展，预计量产的单晶硅片厚度在未来将下降至120~140um。硅片薄片化除了受切片设备、金刚线线径、工艺等制约，同时也随着下游电池和组件技术的需求进行变化。在晶硅太阳能电池片制造过程中，单晶硅片厚度变薄所带来影响的不仅有光伏设备，还有添加剂、银浆和网版等辅料，其中制绒添加剂是影响最为前端的部分。制绒的目的在于一定的减重范围内，在单晶硅片损伤层表面产生陷光作用的金字塔结构，提高对太阳光的吸收率，从而提高晶硅电池片的发电效率。单晶硅片薄片化直接带来的结果是硅片片内翘曲和应力问题，若是按照现有m2尺寸（边距156.75mm）的双面腐蚀深度8.5~10.5um进行制绒，必然导致后道印刷工序的碎片率大幅上升，造成电池片良率下降，成本反而提升，所以为应对硅片薄片化而开发的低减重、低反射率型制绒添加剂已刻不容缓。技术实现要素：发明目的：本发明提出一种制绒添加剂，能够适用于薄型硅片，能够达到良好的制绒效果。本发明还提出了上述制绒添加剂的应用。技术方案：本发明所采用的技术方案是一种适用于薄型单晶硅片的制绒添加剂，由如下质量百分比含量的组分组成：绒面成核剂0.5~5.0%、绒面缓蚀剂0.02~0.5%、绒面尺寸调整剂0.001~0.01%，余量为去离子水。优选的，所述绒面成核剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶、海藻酸钠中的一种或几种。优选的，所述绒面缓蚀剂为邻苯二甲酸钠、对甲苯磺酸钠、龙胆酸钠中的一种或几种。优选的，绒面尺寸调整剂为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或几种。本发明还提供了上述制绒添加剂的应用，所述制绒添加剂适用于薄型单晶硅片的制绒，具体包括以下步骤：（1）配制制绒添加剂：将质量百分比为0.5~5%的绒面成核剂、0.02~0.5%的绒面缓蚀剂、0.001~0.01%的绒面尺寸调整剂加入到余量的去离子水中，混合均匀配成制绒添加剂；（2）配制制绒液：将步骤（1）的制绒添加剂按质量百分比为0.4~1:100的比例加入到碱溶液中混合均匀，得制绒液；（3）制绒：将薄型单晶硅片投入步骤（2）配制的制绒液中进行表面制绒，温度75~85℃，时间300~450s，取出硅片进行水洗和酸洗，得制绒后硅片。其中，步骤（2）中，所述碱溶液为0.5~2.5wt%的naoh或koh溶液。其中，步骤（3）之前还包括硅片预清洗，将薄型单晶硅片放入双氧水、氢氧化钠和去离子水的混合溶液中，温度60~65℃，时间150~350s。优选的，所述双氧水、氢氧化钠和去离子水的比例为1.5~3:0.5~1:100。本发明的制绒添加剂，作为成核剂的羧甲基纤维素钠、黄原胶、海藻酸钠为水溶性高分子物质，化学结构上存在大量的羟基-oh、氨基nh2等，能与清洗后的硅片表面si-h键通过氢键作用快速形成均匀的吸附层，从而作为制绒反应的成核吸附剂，为后续的绒面缓蚀剂、绒面尺寸调整剂搭建好“桥梁”作用。作为绒面缓蚀剂的邻苯二甲酸钠、对甲苯磺酸钠和龙胆酸钠，含有烷基基团的阴离子小分子物质与成核剂形成协同作用，在绒面形成过程中不断修饰绒面结构从而达到发射率降低的效果。绒面尺寸调整剂为乙醇胺、二乙醇胺以及三乙醇胺的一种或者几种混合，因其常用作润湿剂、表面活性剂等，在体系与成核剂复配能够形成均匀稳定的形核点从而达到低减重下绒面尺寸变化稳定的作用。有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明的制绒添加剂可获得低减重和低反射率的双重制绒效果，解决了薄型单晶硅片制绒后应力翘曲导致的碎片化问题；所制成电池片的短路电流稳定，波动小。具体实施方式下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。实施例1（1）配制制绒添加剂：按质量百分比，将0.5%的羧甲基纤维素钠、2.0%的黄原胶、0.2%的邻苯二甲酸钠、0.01%的二乙醇胺加入97.29%的去离子水中，混合均匀配成制绒添加剂；（2）配制制绒液：首先在制绒槽中配制0.5wt%的naoh溶液，再将步骤（1）的制绒添加剂按质量比为0.4:100的比例加入到碱溶液中混合均匀，得制绒液；（3）制绒：将m2尺寸的薄型单晶硅片投入双氧水、氢氧化钠和去离子水的混合溶液中，温度60℃预清洗300s，再将该硅片投入步骤（2）的制绒液中进行表面制绒，温度80℃反应420s，取出硅片进行水洗和酸洗，得制绒后硅片。实施例2（1）配制制绒添加剂：按质量百分比，将1.0%的羧甲基纤维素钠、1.0%的海藻酸钠、0.1%的龙胆酸钠，0.002%的二乙醇胺加入97.898%的去离子水中，混合均匀配成制绒添加剂；（2）配制制绒液：首先在制绒槽中配制1.5wt%的koh溶液，再将步骤（1）的制绒添加剂按质量比为0.6:100的比例加入到碱溶液中混合均匀，得制绒液；（3）制绒：将m2尺寸的薄型单晶硅片投入双氧水、氢氧化钠和去离子水的混合溶液中，温度65℃预清洗150s，再将该硅片投入步骤（2）的制绒液中进行表面制绒，温度80℃反应420s，取出硅片进行水洗和酸洗，得制绒后硅片。实施例3（1）配制制绒添加剂：按质量百分比，将3.0%的海藻酸钠、0.5%的黄原胶、0.2%的对甲苯磺酸钠，0.2%的邻苯二甲酸钠、0.005%的三乙醇胺加入96.095%的去离子水中，混合均匀配成制绒添加剂；（2）配制制绒液：首先在制绒槽中配制2.5wt%的naoh溶液，再将步骤（1）的制绒添加剂按质量比为1:100的比例加入到碱溶液中混合均匀，得制绒液；（3）制绒：将m2尺寸的薄型单晶硅片投入双氧水、氢氧化钠和去离子水的混合溶液中，温度60℃预清洗250s，再将该硅片投入步骤（2）的制绒液中进行表面制绒，温度80℃反应420s，取出硅片进行水洗和酸洗，得制绒后硅片。对比例在制绒槽中按照质量比0.6:3:100的比例依次加入常规商用制绒添加剂（常州时创能源股份有限公司生产，产品型号：ts50）、氢氧化钠和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；然后放入m2尺寸的薄型单晶硅片进行制绒，温度80℃反应420s，取出硅片进行水洗和酸洗，得制绒后硅片。测试实施例1-3及对比例的制绒后硅片的腐蚀深度及反射率，其中反射率测试仪器采用nxthelios-rc反射率测试仪，将硅片正反面对应中心位置的反射率分别计算作为平均反射率，具体结果见表一。表一实施例1-3及对比例制绒后硅片的腐蚀深度及平均反射率组别双面腐蚀深度/um中心位置平均反射率实施例13.510.4实施例24.010.5实施例33.710.8对比例9.512.1从表一可以看出，m2尺寸的薄型单晶硅片采用本发明的制绒添加剂，既能获得较低的减重量，又能取得较低反射率，双重制绒效果解决了薄型单晶硅片制绒后应力翘曲导致的碎片化问题；非常有利于应用于薄型单晶硅片的制绒工序。本发明的双重制绒效果导致制绒后硅片的金字塔绒面小而均匀，因此制成电池片的短路电流更加稳定，而且波动小。当前第1页1 2 3

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