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       太陽(yáng)能單晶硅片制絨液技術(shù)原理

      單晶硅太陽(yáng)電池由于其相對高的效率和低的成本而備受關(guān)注。人們?yōu)榱颂岣唠姵匦、降低電池成本進(jìn)行了很多有益的探討。在晶體硅電池中,表面制絨一直備受關(guān)注。通過(guò)表面制絨不僅可以降低表面的反射率,而且還可以在電池的內部形成光陷阱,從而顯著(zhù)地提高太陽(yáng)電池的轉換效率。目前已有的表面制絨方法有:化學(xué)腐蝕法、反應離子刻蝕法、光刻法、機械刻槽法等。其中,光刻法一直處于實(shí)驗室階段,優(yōu)點(diǎn)是可以制備出更規則的絨面結構。反應離子刻蝕和機械刻槽法雖然能得到很低的表面反射率,但是由于生產(chǎn)速度慢、成本高而一直沒(méi)有實(shí)現產(chǎn)業(yè)化;瘜W(xué)腐蝕法因成本低、生產(chǎn)率高且方法簡(jiǎn)單,一直在產(chǎn)業(yè)上廣泛應用。

      硅晶體中晶向不同的硅原子排列間距有異,因此堿溶液對各晶向的腐蝕速度也不相同,各向異性腐蝕速率除了由晶向決定外, 還和腐蝕液類(lèi)型、溫度、配比等有關(guān)。按照Arrhenius定律,腐蝕速率R= R0 exp(-Ea/KT),從實(shí)驗中可確定各種腐蝕劑的激活能Ea和與指數因子R0。對于不同的腐蝕劑Ea和R0不同,對同一腐蝕劑(如NaOH和KOH等),也會(huì )隨配比的不同而改變;瘜W(xué)腐蝕法一般是一定濃度的NaOH或KOH溶液中添加一定比例的IPA和硅酸鈉,在75~95℃下將硅腐蝕30min,便在單晶硅表面得到具有理想的金字塔結構的絨面,關(guān)于金字塔絨面的形成機理,一般的解釋有微電池電化學(xué)腐蝕原理和晶體在各個(gè)不同晶向上具有不同的原子面密度。但這些理論不能解釋添加劑(如乙醇、異丙醇等)的加入對各向異性因子的影響和溶液重復性差等問(wèn)題。到目前為止,金字塔絨面的形成機理尚不完全清楚,一直處在爭論中,其中最具有說(shuō)服力的是Seidel 于1990 年提出的電化學(xué)模型。該模型認為各向異性腐蝕是由于硅表面懸掛鍵密度和背鍵結構、能級不同而引起的。

      本項目是對目前比較成熟的化學(xué)腐蝕法制絨工藝進(jìn)行改進(jìn),引入混合有機堿腐蝕試劑及我們自主研發(fā)的高分子有機物制絨配合劑,從而改變了化學(xué)腐蝕液體系,進(jìn)而改善了制備單晶硅的表面織構化工藝,具有開(kāi)創(chuàng )性作用。從我們前期的研究中發(fā)現制絨效果很好,我們自主研發(fā)的高分子有機制絨配合劑具有價(jià)格便宜、來(lái)源廣泛、綠色環(huán)保、無(wú)揮發(fā)性等特點(diǎn),有機堿具有制絨無(wú)殘留、制絨效果好和對制絨設備腐蝕率更小的特點(diǎn),徹底解決了現有工業(yè)生產(chǎn)時(shí)NaOH,IPA和硅酸鈉制絨體系中由于IPA揮發(fā)性高、價(jià)格昂貴、有毒、污染環(huán)境和NaOH的制絨殘留及較強的設備腐蝕性等引起的一系列環(huán)境問(wèn)題和安全生產(chǎn)問(wèn)題,為太陽(yáng)能單晶硅片的綠色生產(chǎn)和安全生產(chǎn)提供了保障。

       

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