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單晶硅堿性制絨添加劑配方生產技術
技術概述：在太陽能電池單晶片制備過程中，為了提高太陽能電池的性能和光電轉化效率，硅片表面必須進行粗糙化處理。單晶硅片表面的粗糙化處理通常是化學堿性腐蝕，堿性腐蝕液對硅片的不同晶面具有不同的腐蝕速率，由于這種各項異性腐蝕特性，會在硅片表面形成金字塔結構的絨面。
單晶硅堿性制絨添加劑是一款環保型無異丙醇單晶硅制絨添加劑，產品無毒，無腐蝕性，無刺激性，無燃燒和爆炸危險，對人體和環境無危害。使用本產品后可以降低制絨溫度，減短制絨時間，并且制絨效果有明顯的提高；絨面金字塔尺寸更加細小，在硅片表面形成的金字塔尺寸小于2μm；高低分布更加均勻；顯著地降低了硅片的反射率，平均反射率低于15%；被腐蝕掉的硅片量小于6%。對最終得到的電池片也具有有益的效果，提高了電池片的成品率，提升了電池片的短路電流并增大了電池片的填充因子，提高了太陽能電池片的光電轉換效率。
技術成分：有機添加劑、非離子表面活性劑、去離子水；PH值：堿性；泡沫：低泡；工作溫度80℃；處理方式：浸泡。
性能優勢：1、安全環保：無異丙醇，綠色環保，生物可降解；2、金字塔細小均勻：絨面金字塔尺寸更加細小均勻，<2μm；3、反射率低：硅片平均反射率低于15%；4、提升處理效率：降低制絨溫度，減短制絨時間；5、提升電池品質：提高了太陽能電池片的光電轉換效率；6、工藝穩定：具有較寬的工藝容差范圍。
技術簡介：
1、單晶硅制絨液添加劑（細密金字塔單晶硅絨面）配方生產技術
隨著太陽能電池制造業的高速發展，其中制造材料、技術、工藝逐漸完善，中國的太陽能電池行業發展更為迅速。目前，我國在太陽能電池研發、生產、應用、產業化等方面在國際上占據重要地位。
對于單晶硅太陽電池而言，提高其光電轉換效率重要方法就是降低電池表面的光反射率，使更多的光被電池基體吸收在硅片表面，因此制備陷光微結構可以有效降低光的反射率，比如用化學腐蝕的方法在單晶硅表面腐蝕出金字塔微結構絨面，這些微結構絨面可以增加入射到硅片表面的光線與硅接觸的機會，從而降低光的反射率。硅與堿會發生如下化學反應：Si+2OH+H2O=SiO2+2H2F。
在堿性溶液與單晶硅反應一定時間后，硅片表面就會形成金字塔微結構，人們把這種反應過程稱為“各向異性腐蝕”。這種結構改變了光在硅中的反射方向和反射次數，使光線在相鄰金字塔結構之間多次反射，并其延長了光程，降低光的反射率，增加了對光的吸收。同時金字塔結構增加了電池的表面積，因而可以提高短路電流和轉換效率。
傳統單晶硅絨面的制絨液有NaOH與IPA體系，這些試劑的優點是工藝成熟、易于控制；缺點是醇類物質易揮發、價格較高、對環境有污染。硅酸鈉作為制絨液，不需要IPA等添加劑，成本較低；但制絨時間過長，制備的絨面不理想，重復性不好。碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合溶液作為制絨液，價格便宜，反應溫和；但碳酸鹽結晶溫度較高，給工業生產帶來不便。
本單晶硅制絨液添加劑配方組分為：咪唑啉表面活性劑、糖類、PEG、有機酸、無機鹽和去離子水，對太陽能電池用單晶硅片進行表面制絨時，將本添加劑加入到堿性制絨液中，將達到優異的制絨效果。制絨后絨面金字塔分布密集，尺寸很小，能有效減少對光的反射，因而能提高太陽能電池片的光電轉換效率。
優點：采用本添加劑后，可縮短制絨時間，且制絨效果有明顯的提高。絨面金字塔尺寸細小，分布更加均勻，顯著地降低硅片的反射率。對最終得到的電池片也具有顯著的效果，提高了電池片的成品率。此外，本添加劑無毒性，無腐蝕性，無刺激性，無燃燒和爆炸危險，對人體和環境無危害。
2、單晶硅片無醇制絨添加劑配方生產技術
在太陽能電池制備過程中，為了提高太陽能電池效率，需要在單晶硅片表面制作絨面，有效的絨面結構可以使得入射太陽光在硅片表面形成二次反射或多次反射，增加光的利用率，使得更多的光子在靠近pn結附近的區域被吸收產生光生載流子，這些光生載流子更容易被收集，因此增加了光生載流子的收集效率。
常規的制絨工藝一般采用氫氧化鈉或氫氧化鉀，添加適當異丙醇和硅酸鈉的混合溶液進行制絨。其缺點是：制絨金字塔不均勻，對原始硅片表面狀態要求高，化學品消耗比較大，制絨工藝控制難度較大，異丙醇等揮發量大，需要不斷調液，操作難度高，從而帶來制絨外觀返工率很高，電池片轉換率較低等問題。
本單晶硅片無醇制絨添加劑，能夠使得化學反應均勻進行，絨面外觀更干凈，返工率更低。
工藝流程：首先將硅片加入到預處理液中，對硅片進行預處理，預處理時間60s-300s，再加入到制絨液中進行制絨；單晶硅制絨工藝為：將去離子水加熱到70℃-90℃，加入氫氧化鈉或氫氧化鉀，得到單晶硅制絨腐蝕液。采用該制絨添加劑制絨時，不需要異丙醇或乙醇等，可以獲得細小、均勻、密集的金字塔絨面，降低制絨成本，避免環境污染；在制絨前加入預處理工藝，可以使制絨后硅片更干凈，減少白斑指紋印等返工，具有一定的實用價值。
特性優點：對硅片進行預處理，將硅片表面殘留的有機清洗劑去除干凈，可以降低制絨后硅片外觀的白斑白點比例，降低絨面返工率，有利于晶體硅太陽能電池的工藝穩定，具有很好的實用價值；并且在單晶硅片的絨面制作時，不需要使用大量的異丙醇或乙醇，大量降低了制絨液COD，并且可獲得均勻、細小、密集的絨面金字塔。
3、單晶硅制絨液添加劑配方生產技術
配方組分：果糖、硅酸鈉、有機酸鹽、表面活性劑、去離子水。
在太陽能電池片的制備過程中，需要在硅片表面制作絨面。有效的絨面結構可以延長光程，增加硅片對光的吸收，提高太陽能電池的效率。單晶硅片的絨面通常是通過硅片和堿性制絨液反應來得到。當堿性溶液的濃度較低時，堿性溶液對硅片不同晶面腐蝕速率不同，對（100）晶面的腐蝕速度要遠大于對（111）晶面的腐蝕速度，可在硅片表面形成金字塔形的絨面。
典型的堿性制絨液主要成分為氫氧化鈉（NaOH）、異丙醇（IPA）和水（H2O）。在加熱條件下，硅片與堿性溶液發生的總反應為：Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2
制絨的效果主要通過絨面金字塔的尺寸和均勻度來反映，金字塔大小均勻，尺寸在2-4μm左右被認為是比較理想的。
工業生產中常用的制絨液由氫氧化鈉、異丙醇、水等組成，其制絨效果并不十分理想，主要問題有：（1）異丙醇用量大，給環境帶來污染。（2）制絨時間較長，溫度較高，浪費能源，成本增加。（3）金字塔結構尺寸較大，為5-10μm，均勻度較差。目前，通過在制絨液中加入添加劑，可以有效解決上述（2）和（3）所述的問題。但是，仍然存在由于異丙醇用量大而給環境帶來污染的嚴重問題。
針對現有的制絨液中由于異丙醇用量大而給環境帶來污染的缺陷，本單晶硅制絨液添加劑，可使單晶硅制絨液中在不使用異丙醇或乙醇的情況下，制出的單晶硅片絨面金字塔結構均勻、細小，且能降低反應溫度、縮短時間。
特性優點：（1）本添加劑中的表面活性劑可降低水的表面張力，有效潤濕硅片，替代異丙醇，能夠減少污染，同時也能節約成本。（2）在制絨液中加入本添加劑后，果糖及其它有機物可有效增加硅表面“金字塔”結構的成核起點，使“金字塔”均勻、細密。（3）在制絨液中加入本添加劑后，制絨液的使用溫度較低，反應時間也較短。
4、無醇型單晶硅快速制絨添加劑配方生產技術
配方組分：緩蝕劑、表面活性劑、小分子糖醇、無機堿溶液、去離子水。
太陽能因其可再生、能量蘊含量高、安全易得等優點而成為了極具潛力的可再生能源。光伏發電技術作為將太陽能轉換為電能的主要形式，經過過去幾十年的努力，其關鍵組件太陽能電池正向高效率、低成本的方向不斷發展。目前，占據商業化太陽能電池市場主導地位的硅基太陽能電池約占光伏電池總產量的92％，而單晶硅太陽能電池的商業化效率已超過18％。而制約單晶硅太陽能電池光電轉換效率進一步提高的主要原因則源于光損耗過程。因此制絨技術作為降低單晶硅太陽能電池光損耗最有效的方法，成了現代光伏領域關注的重要且極具挑戰的課題之一。表面制絨技術通過增加有效光程長度進而增加硅片表面對光的吸收，不僅可以提高晶體硅太陽電池的效率，還可降低晶體硅太陽電池的生產成本。目前，濕法化學蝕刻和干法蝕刻均已被用于制絨過程，然而，在工業應用中使用最為廣泛還是濕化學制絨工藝，因為該制絨工藝相較而言，制絨更快，成本更低。時下產業化單晶硅制絨工藝多以堿(KOH或NaOH)醇(異丙醇，簡稱IPA)體系為主。
盡管目前商業化單晶硅制絨方面發展最成熟的工藝仍是堿醇工藝，但IPA參與的制絨工藝仍有其明顯的缺陷。首先，IPA的低沸點(82.6℃)、強揮發性，導致IPA在整個制絨(制絨溫度一般控制在80-85℃)過程中會不斷揮發，這就需在整個制絨過程不斷補充IPA，以保證其濃度的基本恒定；其次，IPA有毒且價昂，對環境及價格的控制都不友好；再者，IPA分子量較小、對硅吸附力較弱，無法起到充分的掩膜作用，從而影響出絨率，導致絨面尺寸偏大、制絨硅片反射率偏高；所以開發一種新的替代堿液體系成為單晶硅制絨的重點研發方向。在堿醇工藝基礎上，Na2CO3、NaHCO3、Na3PO4、乙二胺及四甲基氫氧化銨(TMAH)等相繼被提出用于代替NaOH或KOH作為蝕刻劑用于單晶硅表面制絨，減反效果較好；但其絨面均勻性、反應重現性差，且反應時間較長(約1h)。為了進一步優化制絨工藝，還提出了有機酸復配表面活性劑輔助成核的策略。該策略雖然很大程度上提高了絨面均勻性，降低了反射率，但在制絨過程中仍需少量醇類化合物輔助成核，且反應時間仍舊較長。因此，開發一種新型無醇的快速制絨添加劑體系有著更為迫切的產業應用需求。
現有制絨添加劑中存在所用低沸點醇類極易揮發需不斷補給、制絨時間長、且制絨硅片表面絨面均勻性差的問題。無醇型單晶硅快速制絨添加劑兼具綠色環保、成分沸點高不易揮發、制絨高效穩定且快速的優點。
優點：
1、本制絨添加劑采用鹽酸多巴胺作為緩蝕劑，通過鹽酸多巴胺在制絨添加劑所在的堿性環境下，快速自聚合成聚多巴胺，其合成過程簡單、快速且高效，無需任何額外的合成步驟。且緩蝕劑鹽酸多巴胺為結構確定的小分子化合物，相較于大分子聚合物緩蝕劑而言，其更有利于原料的品控。
2、使用了環境友好的高沸點表面活性劑，替代傳統的含毒性、易揮發的異丙醇等低沸點醇類物質，不僅綠色環保，且不需要在制絨過程中不斷補加，既省時省力，又有利于成本節約。同時采用的表面活性劑具有更加優異的潤濕、增溶和分散等性能，可顯著降低制絨液的表面張力，促進反應產生的氫氣氣泡從硅片表面迅速脫離，有效去除硅片表面沾污的雜質。
3、制絨體系中小分子糖醇的加入，有利于制絨硅片反射率的進一步降低，顯著提高制絨效果。
4、鹽酸多巴胺復配表面活性劑和小分子糖醇制絨添加劑體系，當制絨液中制絨添加劑與無機堿溶液的質量比為0.8-1:100，85℃條件下制絨480s時，在400-950nm波長范圍內的加權平均反射率為9.5％。與無鹽酸多巴胺制絨添加劑體系相比，該復配添加劑體系反射率降低近6％。因此，本制絨添加劑在單晶硅制絨領域具有非常良好的應用前景和大規模工業化推廣潛力。
技術服務：單晶硅堿性制絨添加劑配方生產技術320元，包括原料介紹、生產配方、工藝流程、使用方法等，提供技術支持。
上一技術：油田聚合物解堵劑下一技術：溢油分散劑
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