本申請涉及太陽能電池生產,具體涉及一種堿拋光添加劑、拋光液及拋光方法。
背景技術:
1、背拋光工藝是光伏電池片生產過程中的重要環節。這個工藝環節的主要目的是對硅片背面進行拋光處理,獲得高反射率的平整背面結構。平整的背面結構能夠增加透射光的內反射,從而增加光線的利用率并提高光電轉換效率。此外,提高硅片背面的平整度還有利于增加背面鈍化膜的致密性和均勻性,從而提升鈍化效果;有助于太陽能電池光電轉換效率的提高。硅片的背拋光工藝主要有酸拋和堿拋兩種方法,酸拋使用硝酸和氫氟酸對硅片背面進行刻蝕,而堿拋使用堿進行刻蝕。目前,主流工藝均采用堿拋進行硅片背拋光處理。
2、隨著太陽能電池制造技術的不斷發展,bc(back?contact,背接觸)電池以其更高的光電轉換效率和無柵線的外觀正逐漸成為主流。bc電池的堿拋工藝和傳統的perc/topcon電池有所不同,傳統的perc/topcon電池是先制絨-擴散-堿拋,而bc電池則是堿拋-擴散-制絨。
3、bc電池從最初制備至堿拋光步驟的工藝為:
4、1)在硅基體上方先整面沉積sio2,得到第一隧穿氧化層(sio2)。
5、2)在第一隧穿氧化層上方通過摻雜硼或磷,得到第一摻雜層和bsg(硼硅摻雜玻璃)/psg(磷硅摻雜玻璃)層。
6、3)利用激光選擇性去除部分區域的bsg/psg層,此時硅片即被分為第一區域(硅基底-第一隧穿氧化層-第一摻雜層-bsg/psg)和第二區域(硅基底-第一隧穿氧化層-第一摻雜層)。
7、4)堿拋:
8、為了在硅片背面形成pn結,bc電池需要在堿拋過程中去除第二區域的第一隧穿氧化層(sio2)和第一摻雜層的同時,保護第一區域的第一摻雜層不被破壞。bc電池第一摻雜層的厚度通常大于傳統的perc/topcon電池,一般為200?nm以上,甚至高達300?nm。
9、堿拋后:
10、第二區域(硅基底):堿拋會刻蝕掉第一隧穿氧化層與第一摻雜層。
11、第一區域(硅基底-第一隧穿氧化層-第一摻雜層-bsg/psg):bsg/psg作為保護層,會保護位于其下方的第一隧穿氧化層和第一摻雜層不被堿拋光步驟刻蝕掉,在堿拋過程中還是會被刻掉部分,但因后續在基板上會沉積其他膜層,故而對后制程無影響。
12、然而,現有的背拋光刻蝕技術能處理的多晶硅層的厚度通常在150?nm以內,因此可以在相對較低的溫度和較弱的堿性溶液中刻蝕去除上述較薄的多晶硅層的同時滿足對bsg/psg層的保護。但使用同樣的技術難以將厚度在200?nm以上的多晶硅層刻蝕完全。為了完全刻蝕厚度在200?nm以上的多晶硅層,需要提高刻蝕溫度和堿性溶液的強度,但由于現有的堿拋光添加劑中的保護劑難耐高溫和強堿,因此在高溫強堿刻蝕的環境中不可避免地會對bsg/psg層造成損害,所以現有的堿拋光添加劑基本無法刻蝕處理厚度為300?nm以上的多晶硅層。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的缺陷,本申請提供了一種耐高溫強堿的單晶硅堿拋光添加劑及其使用方法。
2、本申請的第一方面提供了一種堿拋光添加劑,按照重量百分比計算包括:
3、拋光劑0.01%~10.0%、ph調節劑0.05%~1.5%、穩定劑0.001%~2.5%、第一保護劑0.05%~2.5%、第二保護劑0.01%~1.0%、脫泡劑0.001%~1.0%和余量的水;
4、其中,第一保護劑為多羥基化合物和/或多氨基化合物,第二保護劑為含硼羥基-b-oh的化合物;
5、所述堿拋光添加劑的ph值不超過3.5。
6、根據第一方面的堿拋光添加劑,所述堿拋光添加劑的ph值為1.5~3.5。
7、根據第一方面的堿拋光添加劑,所述拋光劑選自以下的一種或多種:過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨、過氧化氫、次氯酸鈉、次氯酸鉀。
8、根據第一方面的堿拋光添加劑,所述第一保護劑選自以下結構(i)~(iv)中的一種或多種:
9、(i)
10、(ii)
11、(iii)
12、(iv)
13、其中,r1、r2各自獨立地選自c1~c6的烷基、c3~c6的環烷基、苯環;
14、r3、r4、r5、r6各自獨立地選自羥基、氨基、取代有0~3個ra的c1~c3的烷基、取代有0~3個rb的c3~c6的環烷基、取代有0~3個rc的苯環,ra、rb、rc各自獨立地選自h、羥基、氨基,且r3、r4、r5、r6中至少有兩個結構中包括羥基或氨基;
15、x選自c2~c4直鏈或支鏈亞烷基,n為3~8的整數;
16、p為0~30的整數,q為3~240的整數。
17、根據第一方面的堿拋光添加劑,所述第一保護劑和第二保護劑的質量比為(1~50):?1。
18、根據第一方面的堿拋光添加劑,所述第一保護劑和第二保護劑的質量比為(1~30):?1。
19、根據第一方面的堿拋光添加劑,所述ph調節劑選自以下的一種或多種:氫氧化鈉、氫氧化鉀、鹽酸、硫酸、氨基磺酸;和/或
20、所述穩定劑選自以下的一種或多種:氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、苯甲酸鈉、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀。
21、根據第一方面的堿拋光添加劑,所述脫泡劑選自以下的一種或多種:葡萄糖、蔗糖、棉子糖、殼聚糖及其衍生物。
22、本申請的第二方面提供了一種拋光液,包括堿液和第一方面的堿拋光添加劑。
23、根據第二方面的拋光液,按照堿液的總重量計算,所述堿液包含7%~14%的堿。
24、根據第二方面的拋光液,所述堿液為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀溶液。
25、根據第二方面的拋光液,按照拋光液的總重量計算,所述拋光液包括0.8%~1.5%的堿拋光添加劑。
26、本申請的第三方面提供了一種堿拋光方法,包括使用第二方面的拋光液對多晶硅摻雜層進行刻蝕反應。
27、根據第三方面的堿拋光方法,所述多晶硅摻雜層的厚度不小于200?nm。
28、根據第三方面的堿拋光方法,所述多晶硅摻雜層的厚度不小于300?nm。
29、根據第三方面的堿拋光方法,所述刻蝕反應溫度為76~88℃;和/或
30、所述刻蝕反應時間為100~250?s。
31、本申請的堿拋光添加劑具有但不限于以下有益效果:
32、本申請通過組合使用兩種特定的保護劑,使得本發明的堿拋光添加劑可以在高溫(>80℃)和強堿(氫氧化鉀含量>10%)的環境下兼顧對多晶硅層的刻蝕以及bsg/psg層的保護,能夠高效地處理bc電池堿拋工序,縮短刻蝕時間,提高生產效率,能夠在將厚度在200nm以上的多晶硅層刻蝕完全的同時保護bsg/psg層。
1.一種堿拋光添加劑,其特征在于,按照重量百分比計算包括:
2.根據權利要求1所述的堿拋光添加劑,其特征在于,所述堿拋光添加劑的ph值為1.5~3.5。
3.根據權利要求1所述的堿拋光添加劑,其特征在于,所述拋光劑選自以下的一種或多種:過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨、過氧化氫、次氯酸鈉、次氯酸鉀。
4.?根據權利要求1所述的堿拋光添加劑,其特征在于,所述第一保護劑選自以下結構(i)~(iv)中的一種或多種:
5.?根據權利要求1所述的堿拋光添加劑,其特征在于,所述第一保護劑和第二保護劑的質量比為(1~30)?:?1。
6.根據權利要求1所述的堿拋光添加劑,其特征在于,所述ph調節劑選自以下的一種或多種:氫氧化鈉、氫氧化鉀、鹽酸、硫酸、氨基磺酸;和/或
7.根據權利要求1所述的堿拋光添加劑,其特征在于,所述脫泡劑選自以下的一種或多種:葡萄糖、蔗糖、棉子糖、殼聚糖及其衍生物。
8.一種拋光液,其特征在于,包括堿液和權利要求1至7中任一項所述的堿拋光添加劑。
9.根據權利要求8所述的拋光液,其特征在于,按照堿液的總重量計算,所述堿液包含7%~14%的堿。
10.根據權利要求8或9所述的拋光液,其特征在于,所述堿液為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀溶液。
11.根據權利要求8所述的拋光液,其特征在于,按照拋光液的總重量計算,所述拋光液包括0.8%~1.5%的堿拋光添加劑。
12.一種堿拋光方法,其特征在于,包括使用權利要求8至11中任一項所述的拋光液對多晶硅摻雜層進行刻蝕反應。
13.?根據權利要求12所述的堿拋光方法,其特征在于,所述多晶硅摻雜層的厚度不小于200?nm。
14.?根據權利要求13所述的堿拋光方法,其特征在于,所述多晶硅摻雜層的厚度不小于300?nm。
15.根據權利要求12所述的方法,其特征在于,所述刻蝕反應溫度為76~88℃;和/或