十二烷基苯磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮复配表面活性剂对单晶硅制绒的影响

张嘉华，康 桥，黄仕华

(浙江师范大学材料科学与工程系，金华 321004)

0 引 言

单晶硅太阳能电池表面反射率是影响其光电转换效率的重要因素之一[1]，硅片表面的绒面结构可以有效降低电池表面的反射，化学腐蚀是成本最低、应用最广泛的单晶硅绒面结构的制备方法。目前产业化制备单晶硅片绒面的工艺为碱(KOH或NaOH)醇(异丙醇，IPA)制绒工艺[2-4]。单晶硅制绒的基本原理可以简单归结为硅片表面悬挂键和背键结构的差异而引起的各向异性腐蚀，其化学反应式可以总结为：

Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+H2↑

(1)

碱作为腐蚀剂与硅片表面发生反应形成“金字塔”绒面，IPA是一种表面活性剂，可以增加硅片表面的湿润性，降低反应溶液的表面张力，使反应产生的H2能够快速离开硅片表面不会附着在硅片表面阻止反应的持续进行。尽管碱醇工艺是目前发展最成熟的产业化单晶硅制绒工艺[5-8]，但是由于IPA的沸点(82.6 ℃)低、挥发性强，导致IPA在整个制绒(溶液反应温度一般控制在80 ℃)过程中会不断挥发，这就需要在整个制绒过程中定时补充IPA，以保证其浓度基本保持不变。为了能够得到最佳的反应条件，吴闯[4]、王靖雯[9]、雷登辉[10]等先后对单晶硅制绒过程中的碱液浓度、反应温度、时间等条件进行了研究。而在此基础上，刘德雄等[11]在2014年提出使用磷酸钠代替氢氧化钠对单晶硅进行绒面处理。在此之后NaCO3[12]、CH3COONa[13]等强碱弱酸盐也纷纷被用来代替氢氧化钾或者氢氧化钠作为刻蚀剂参与制绒反应。这也使得传统的碱醇制绒工艺迅速地发展和成熟。……