单晶硅片链式制绒用添加剂及其应用

摘要

本发明公开了一种单晶硅片链式制绒用添加剂，其各组分的质量百分含量为：聚乙烯亚胺0.2%～2.0%，岩藻聚糖0.5%～10%，聚丙烯酰胺0.1%～0.5%，聚醚胺0.1%～2.0%，余量为水。在单晶硅片链式制绒的制绒液中添加本发明的添加剂，能将链式制绒的制绒时间缩短至3min，可提高产能，且能使制绒片的反射率保持在11%～12%，与槽式制绒所得制绒片的反射率基本相当，使硅片具有较好的转换效率。

权利要求

1.单晶硅片链式制绒用添加剂，其特征在于，其各组分的质量百分含量为：聚乙烯亚胺

0.2%～2.0%，岩藻聚糖0.5%～10%，聚丙烯酰胺0.1%～0.5%，聚醚胺0.1%～2.0%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的单晶硅片链式制绒用添加剂，其特征在于，所述聚乙烯亚胺选自分子量为600的聚乙烯亚胺、分子量为1800的聚乙烯亚胺、分子量为1000的聚乙烯亚胺、分子量为7000的聚乙烯亚胺中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的单晶硅片链式制绒用添加剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺选自分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为1000万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为

1200万的阴离子聚丙烯酰胺中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的单晶硅片链式制绒用添加剂，其特征在于，所述聚醚胺为聚醚胺D230、聚醚胺D400中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的单晶硅片链式制绒用添加剂，其特征在于，所述水为去离子水。

6.单晶硅片链式制绒用制绒液，其特征在于，其含有碱溶液和权利要求1至5中任一项所述的添加剂，添加剂与碱溶液的质量比为0.5～2.5:100，碱溶液为无机碱的水溶液。

7.根据权利要求6所述的单晶硅片链式制绒用制绒液，其特征在于，所述碱溶液为2～

5wt%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

8.单晶硅片链式制绒方法，其特征在于，利用权利要求6或7所述的制绒液对单晶硅片进行链式制绒。

9.根据权利要求8所述的单晶硅片链式制绒方法，其特征在于，其具体步骤包括：

1）配制添加剂：将质量百分含量为0.2%～2.0%的聚乙烯亚胺，0.5%～10%的岩藻聚糖，

0.1%～0.5%的聚丙烯酰胺，0.1%～2.0%的聚醚胺加入到余量的水中，混合均匀配成添加剂；

2）配制制绒液：将步骤1）制成的添加剂加到碱溶液中，混合均匀配成制绒液；添加剂与碱溶液的质量比为0.5～2.5:100；碱溶液为无机碱的水溶液；

3）将单晶硅片平放输入链式制绒设备中，并采用步骤2）制得的制绒液对单晶硅片进行链式制绒，制绒温度为85～95℃，制绒时间为3～5min。

10.根据权利要求9所述的单晶硅片链式制绒方法，其特征在于，步骤3）中，制绒温度为

90～95℃，制绒时间为3～3.5min。

说明书

单晶硅片链式制绒用添加剂及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏领域，具体涉及一种单晶硅片链式制绒用添加剂及其应用。

背景技术

[0002] 太阳能作为地球上最清洁的能源，人们一直希望能够最大程度的得以直接利用。太阳能电池——一种收集太阳能，并将其直接转换为电能的装置，自从被人们发明以来，正
逐渐的成为新能源行业的主角。其中，晶体硅太阳能电池由于综合性能优异，目前被用于大
工业化的生产。近年来，由于行业中单晶硅拉棒、切片技术的快速发展，单晶硅片的生产成
本急速降低，单晶硅电池正逐渐压缩多晶硅电池的市场份额，成为市场的宠儿。

[0003] 作为单晶硅太阳能电池片生产的第一道工艺，制绒是非常重要的一个步骤。制绒是在硅片表面通过碱刻蚀或机械刻蚀等方式形成“织构化”的结构，这种“织构化”的结构可
以减少对太阳光的反射，提高光的吸收率，从而提高太阳能电池片的光电转换效率，而由于
其他刻蚀方式成本太高，碱刻蚀目前是主流的制绒方式。通过测试发现，一片没有经过制绒
的电池片，将会反射至少30%以上入射进来的太阳光。因此，通过制绒降低硅片对光的反射
率，成为重要的研究方向。由硅与碱的反应机理可知，不加任何添加剂的简单的碱刻蚀，在
单晶硅片表面很难形成陷光结构，而添加剂就成为了控制陷光结构的重要法宝。

[0004] 在工业化生产中，常见的碱制绒方式是槽式的，这种方式由于硅片是完全浸没在制绒液中，因而制绒效果好，制绒片的反射率基本在11%～12%。 但是由于槽式制绒过程中，
硅片是竖立在制绒液中，均匀性是一个问题，并且出现制绒脏污、色差等问题的时候很难单
独挑出来。在这种情况下，链式制绒方式就显得很有优势，首先链式制绒过程中硅片是水平
放置的，制绒液可以均匀的铺展在表面，制绒的均匀性比较好，其次是制绒过程可控，出现
制绒问题时可以单独的把有问题的片子挑出，减少返工率。但是链式制绒最大的限制条件
是，硅片全部水平放置，制绒机台的长度需要拉长，占地面积较大。因此，降低制绒时间，让
单晶硅片在更快的时间内完成制绒成为了必要的条件，但缩短制绒时间，制绒效果会减弱，
硅片反射率会有明显的升高，因而需要一种能制备低反射率硅片的单晶硅链式制绒添加剂
来弥补这个问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种单晶硅片链式制绒用添加剂，在单晶硅片链式制绒的制绒液中添加本发明的添加剂，能缩短制绒时间，且能得到低反射率的制绒片。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供一种单晶硅片链式制绒用添加剂，其各组分的质量百分含量为：聚乙烯亚胺0.2%～2.0%，岩藻聚糖0.5%～10%，聚丙烯酰胺0.1%～0.5%，聚醚胺
0.1%～2.0%，余量为水。

[0007] 优选的，所述聚乙烯亚胺选自分子量为600的聚乙烯亚胺、分子量为1800的聚乙烯亚胺、分子量为1000的聚乙烯亚胺、分子量为7000的聚乙烯亚胺中的一种或几种。

[0008] 优选的，所述聚丙烯酰胺选自分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为1000万的阴离子聚丙烯酰胺、分子量为1200万的阴离子聚丙烯酰胺中的一种或几种。

[0009] 优选的，所述聚醚胺为聚醚胺D230、聚醚胺D400中的一种或两种。

[0010] 优选的，所述水为去离子水。

[0011] 本发明还提供一种单晶硅片链式制绒用制绒液，其含有碱溶液和上述添加剂，添加剂与碱溶液的质量比为0.5～2.5:100，碱溶液为无机碱的水溶液。

[0012] 优选的，所述碱溶液为2～5wt%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

[0013] 本发明还提供一种单晶硅片链式制绒方法，利用上述制绒液对单晶硅片进行链式制绒。

[0014] 优选的，上述单晶硅片链式制绒方法，其具体步骤包括：

[0015] 1）配制添加剂：将质量百分含量为0.2%～2.0%的聚乙烯亚胺，0.5%～10%的岩藻聚糖，0.1%～0.5%的聚丙烯酰胺，0.1%～2.0%的聚醚胺加入到余量的水中，混合均匀配成添加
剂；

[0016] 2）配制制绒液：将步骤1）制成的制绒添加剂加到碱溶液中，混合均匀配成制绒液；制绒添加剂与碱溶液的质量比为0.5～2.5:100；碱溶液为无机碱的水溶液；

[0017] 3）将单晶硅片平放输入链式制绒设备中，并采用步骤2）制得的制绒液对单晶硅片进行链式制绒，制绒温度85～95℃，制绒时间为3～5min。

[0018] 优选的，步骤3）中，制绒温度为90～95℃，制绒时间为3～3.5min。

[0019] 本发明的优点和有益效果在于：提供一种单晶硅片链式制绒用添加剂，在单晶硅片链式制绒的制绒液中添加本发明的添加剂，能将链式制绒的制绒时间缩短至3min，可提
高产能，且能使制绒片的反射率保持在11%～12%，与槽式制绒所得制绒片的反射率基本相
当，使硅片具有较好的转换效率。

[0020] 相比于槽式制绒方式，链式制绒的反应温度更高，因而在添加剂配方的选择时有很大的限制，最重要的性能就是添加剂的组分需要好的热稳定性，其次是需要很强的吸附
性。本发明提供的低反射率链式单晶制绒添加剂配方中，各组分都具有良好的热稳定性，并
且通过了实验室的验证，在链式制绒高达95℃的加热温度下也能很稳定的完成制绒。聚乙
烯亚胺和岩藻聚糖作为主要的出绒剂配合使用具有很好的出绒性能，而聚丙烯酰胺作为绒
面优化剂可以使出绒更均匀并且在外观上使得片内更均一，聚醚胺作为脱泡剂可以有效地
消除反应过程中气泡的影响，让制绒外观变得更完善。

[0021] 聚乙烯亚胺由于具有极性基团氨基和疏水基团乙烯基结构，能够与不同的物质相结合，从而具有高附着性和吸附性，其分子链中的氨基具有很好的活性，能与不同的基团作
用，因而在硅片的表面能与Si‑H键结合形成稳定的形核中心。岩藻聚糖作为一种多糖，由于
分子中含有大量的羟基，从而具有很好的亲水性，并且‑OH能与Si‑H键结合形成氢键作用使
得岩藻聚糖分子具有吸附性，在硅片表面有大量的结合点作为形核中心，同聚乙烯亚胺复
配在一起可以达到很好的出绒性，随着反应时间的延长，这些形核点长大形成金字塔绒面。
在制绒过程中，由于温度高反应很快，随着反应的进行放出大量的热，出绒剂的制绒均一性
受到很大的考验，聚丙烯酰胺具有很高的分子量，其长长的分子链缠绕吸附着制绒剂并且
均匀的分布在硅片表面，可使绒面均匀性得到明显的改善，宏观上体现在外观均一没有色
差。聚醚胺是一类主链为聚醚结构，末端活性官能团为胺基的聚合物，具有较低的表面张力
和较强的吸附性，在体系中有利于气泡的脱除，使得制绒后的硅片表面没有气泡痕，外观均
匀。

附图说明

[0022] 图1是实施例1所得硅片的绒面形貌。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0024] 实施例1

[0025] 将1质量份聚乙烯亚胺1800，5质量份岩藻聚糖，0.2质量份聚丙烯酰胺(分子量800万)，0.5质量份聚醚胺D230，93.3质量份去离子水混合搅拌均匀配成添加剂溶液；然后按照
质量比为1:4:100依次加入添加剂、氢氧化钾和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；将单晶硅
片平放输入链式制绒设备中，并采用配制的制绒液对单晶硅片进行链式制绒，制绒温度90
℃，反应时间3.5min。制绒完成后测得制绒片的平均反射率为11.24。

[0026] 实施例1所得制绒片的绒面形貌如附图1所示，其制绒金字塔尺寸较小，出绒密度高，并且金字塔间相互搭肩，呈现略微扭曲的形态，因而反射率低。

[0027] 实施例2

[0028] 将1质量份聚乙烯亚胺1800，10质量份岩藻聚糖，0.2质量份聚丙烯酰胺(分子量800万)，0.5质量份聚醚胺D230，88.3质量份去离子水混合搅拌均匀配成添加剂溶液；然后
按照质量比为1:4:100依次加入添加剂、氢氧化钾和去离子水搅拌均匀配成制绒液；将单晶
硅片平放输入链式制绒设备中，并采用配制的制绒液对单晶硅片进行链式制绒，制绒温度
90℃，反应时间3.5min。制绒完成后测得制绒片的平均反射率为11.63。

[0029] 实施例3

[0030] 将0.5质量份聚乙烯亚胺1800，0.5质量份聚乙烯亚胺70000，5质量份岩藻聚糖，0.2质量份聚丙烯酰胺(分子量800万)，0.5质量份聚醚胺D230，93.3质量份去离子水混合搅
拌均匀配成添加剂溶液；然后按照质量比为1:4:100依次加入添加剂、氢氧化钾和去离子
水，搅拌均匀配成制绒液；将单晶硅片平放输入链式制绒设备中，并采用配制的制绒液对单
晶硅片进行链式制绒，制绒温度90℃，反应时间3.5min。制绒完成后测得制绒片的平均反射
率为11.30。

[0031] 实施例4

[0032] 将1质量份聚乙烯亚胺10000，5质量份岩藻聚糖，0.2质量份聚丙烯酰胺(分子量1000万)，0.5质量份聚醚胺D400，93.3质量份去离子水混合搅拌均匀配成添加剂溶液；然后
按照质量比为1:4:100依次加入添加剂、氢氧化钾和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；将单
晶硅片平放输入链式制绒设备中，并采用配制的制绒液对单晶硅片进行链式制绒，制绒温
度90℃，反应时间3.5min。制绒完成后测得制绒片的平均反射率为11.18。

[0033] 实施例5

[0034] 将1质量份聚乙烯亚胺1800，5质量份岩藻聚糖，0.2质量份聚丙烯酰胺(分子量800万)，0.5质量份聚醚胺D230，93.3质量份去离子水混合搅拌均匀配成添加剂溶液；然后按照
质量比为1:4:100依次加入添加剂、氢氧化钾和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；将单晶硅
片平放输入链式制绒设备中，并采用配制的制绒液对单晶硅片进行链式制绒，制绒温度90
℃，反应时间3min。制绒完成后测得制绒片的平均反射率为11.85。

[0035] 对比例1

[0036] 按照质量比为1:4:100依次加入制绒用添加剂（常州时创能源股份有限公司生产，产品型号：TS51）、氢氧化钾和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；将单晶硅片平放输入链式制
绒设备中，并采用配制的制绒液对单晶硅片进行链式制绒，制绒温度90℃，反应时间7min。
制绒完成后测得制绒片的平均反射率为11.76。

[0037] 对比例2

[0038] 按照质量比为1:4:100依次加入制绒用添加剂（常州时创能源股份有限公司生产，产品型号：TS51）、氢氧化钾和去离子水，搅拌均匀配成制绒液；将单晶硅片平放输入链式制
绒设备中，并采用配制的制绒液对单晶硅片进行链式制绒，制绒温度90℃，反应时间3min。
制绒完成后测得制绒片的平均反射率为14.52。

[0039] 上述各实施例以及各对比例所得制绒片进行的反射率测试，反射率测试仪器采用NXT Helios‑rc反射率测试仪，且将硅片的正反面分别测试得到的反射率取平均值作为平
均反射率。

[0040] 将对比例1和对比例2相比可知，简单缩短制绒时间，会增加制绒片的平均反射率。

[0041] 对比各实施例以及各对比例所得制绒片的平均反射率可知，本发明添加剂能在将制绒片的反射率控制在12%以下的前提下，大大缩短链式制绒的制绒时间。

[0042] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰
也应视为本发明的保护范围。