制絨添加劑

制絨添加劑是指在單晶矽太陽能電池的制絨工藝過程中,添加有利於反應結果和產品性能的化學助劑。

信息

英文: Monocrystalline silicon system flocking additives

使用添加劑的制絨液配方中含有機溶劑1—1.5%(常規配方5—6%),添加劑用量為0.01—0.02%。相比常規配方,使用添加劑的制絨工藝成本大大降低(一噸的制絨液僅需添加100-200g添加劑),生產效率提高(制絨時間由25分鐘縮短至15分鐘),電池性能提高(所得絨面≤0.3um,全光譜反射率≤11%)。

作用機理

制絨的主要化學反應是:

Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑

矽片制絨生產過程中,溶液失效是生產工藝波動的根本主要原因,失效的原因在於反應過程中NaOH的不斷消耗和Na2SiO3的不斷產生,導致反應物-OH濃度降低,且矽片表面無法與其獲得足夠的接觸速率;而且由於反應在高溫80~90度左右進行,往往發生劇烈反應產生大量氣泡,且所得絨面並不理想。傳統工藝一般是通過添加矽酸鈉和IPA(異丙醇)來抑制反應的進行,控制反應速率,從而得到比較好的絨面狀態。最新工藝一般是通過在溶液中添加助劑以達到促進Si與-OH的接觸速率,從而穩定溶液體系,延長溶液失效周期,穩定工藝,拓寬工藝容差範圍。

制絨添加劑含有特殊功能的表面活性劑,它的加入可以改善制絨液與矽片表面的潤濕性,且制絨添加劑對腐蝕液中OH-離子從腐蝕液向反應界面的輸運過程具有緩衝作用,使得大批量腐蝕加工單晶矽金字塔絨面時,溶液中NaOH含量具有較寬的工藝範圍,有利於提高產品工藝加工質量的穩定性。

主要成份

制絨添加劑一般為鹼性,主要成分是水、IPA、NaOH、弱酸鹽以及若干表面活性劑組成。

典型配方如下:

以質量比計為:氫氧化鈉0.1%~3%,異丙醇2%~10%,添加劑0.01%~2%,其餘為水;其中添加劑的配方以質量比計為:葡萄糖、葡萄糖酸鈉或葡萄糖酸鉀0.001%~3%,聚氧乙烯醚100ppb~8000ppb,乳酸鈉或檸檬酸鈉0.001%~2%,丙二醇0.001%~2%,矽酸鈉0.01%~6%,碳酸鈉或碳酸氫鈉0.001%~2%,其餘為水。將單晶矽片放入制絨液中反應,控制反應溫度為70℃~90℃,反應時間為10min~30min。

要求

制絨添加劑中使用的表面活性劑需滿足如下要求:

1)具有較小的降低表面張力和界面張力的能力;

2)滲透力強;

3)形成泡沫能力差;

4)具有很好的乳化性和乳化穩定性:

5)具有優良的分散性:

6)易生物降解。

7)耐高溫(75~90度)

8)耐強鹼(PH=14)

因此,可以選擇非離子表面活性劑,能夠降低溶液的表面張力,讓制絨反應更均勻,從而可以使得矽片生成細密、均勻的金字塔;可以減少常規有機溶劑(異丙醇、無水乙醇等)的用量,大大減少溶劑揮發所造成的作業環境污染和廢水處理費用,降低COD和生產成本。

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