一种太阳能电池的单晶硅片绒面结构、制绒添加剂、制绒液、制备方法及太阳能电池与流程

本发明属于硅太阳能电池领域，特别涉及硅片制绒领域，具体是一种太阳能电池的单晶硅片绒面结构、制绒添加剂、制绒液、制绒方法及太阳能电池。

背景技术：

1、hjt电池通过本征非晶硅薄膜的沉积、钝化过程实现了高效率的发电性能。在hjt电池的制造过程中，硅片表面的形貌对后续薄膜沉积的质量有着至关重要的影响。在更加平整且均匀分布的金字塔绒貌结构上，非晶硅薄膜的沉积过程能够更为均匀地进行。

2、hjt电池采用的低温工艺需要高含量的低温银浆以确保良好的导电性，这直接导致了银耗量的增加和成本的上升，与topcon等高温工艺相比，hjt电池的银耗量高出30%以上，且低温银浆的技术难度和价格均较高，为了降低银耗和成本，细栅化技术被提出并应用。细栅化可大幅降低银耗，但细栅化需匹配更细的网板，由于常规银浆中的片状银粉粒度在3-5um，其滚动性和过网性较差，因此需要将银浆中的片状银粉替换为粒径更小的球状银粉。但球状银粉与金字塔的接触面积变小，附着力降低，在重力作用下，使得金字塔塔面银浆变薄，导致银浆分布不均、接触差、虚焊、焊接拉力低，影响电池效率和良率。另外，由于目前hjt电池为获得更平整的表面，硅片前清洗工艺采用碱抛去除损伤层。通过碱抛工艺，硅片的表面变得更加平整，平整的表面不利于制绒添加剂的吸附，导致绒面不均匀，反射率高，从而降低光电转换效率。

3、因此，为了沉积更均匀的非晶硅薄膜和应对细栅化，hjt电池对绒面的要求是：（1）在平整的硅片表面，形成相对均匀的金字塔，塔尖圆滑，提升非晶硅薄膜沉积的均匀性；（2）金字塔高宽比降低，金字塔“变矮”；塔面粗糙，增大银浆接触面和摩擦力。

4、在现有技术中单晶硅表面金字塔制绒的方案有：公开号为 cn114759117a的专利文献，公开了一种改善晶硅电池制绒均匀性的方法，对金刚切割原始硅片通过反复的水洗和抛光来获得光滑平整的表面，再进行制绒，从而减少药液的消耗量，制备出形貌较为均匀的金字塔。公开号为cn111455468a提供一种单晶制绒用添加剂，能直接制绒得到具有圆整光滑绒面的制绒片，形成的金字塔结构不再尖锐，顶部、塔面都带有一定的圆滑感。但该制绒添加剂是在原硅片上直接制绒，不能匹配抛光后的硅片，因为抛光后的硅片表面更为平整，不利于添加剂成分的吸附成核。公开号为cn111326410a提供了一种用于hit电池的防花篮印制绒液及其制绒方法。所述的制绒液按照重量百分比计算包括防花篮印制绒添加剂0.1~5%、辅助制绒剂0~0.5%、ph缓冲剂0.1~0.8%余量为碱液。能够制备塔面有波纹状的金字塔形貌，但未对高宽比进行说明。cn111326410a中所用硅片是采用稀盐酸清洗，单酸洗工艺表面平整度低，目前hjt电池的硅片前清洗已改为碱抛去除损伤层，以获得更平整表面，该防花篮印制绒液将不再适用于碱抛工艺下的硅片。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提出了一种太阳能电池的单晶硅片绒面结构、制绒添加剂、制绒液、制备方法以及太阳能电池，以适用于碱抛法去损伤后更加平整的单晶硅片，制备出相对均匀的、塔尖圆滑、高宽比低、轻微沟壑型塔面的金字塔形貌，以提高非晶硅薄膜沉积的均匀性和低温球状银浆印刷效果。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种太阳能电池的单晶硅片绒面结构，其特征在于，所述绒面结构为金字塔结构，所述金字塔结构的塔底底边为a，所述金字塔结构的塔顶到塔底的高度为h，a与h的比值范围为55%~65%。

4、一种用于制备所述的单晶硅片绒面结构的单晶硅片制绒添加剂，其特征在于，所述的单晶硅片制绒添加剂成分及含量如下：成核剂0.01~0.1wt%、成面剂0.03~0.5wt%、塔面刻蚀剂0.06~1wt%、分散剂0.1~1wt%、脱泡剂5~20wt%、余量为去离子水；所述成核剂为含苯环类聚氧乙烯醚，eo数在5~10之间；所述塔面刻蚀剂为乙烯基吡咯烷酮的共聚物。

5、进一步地，所述含苯环类聚氧乙烯醚选自双酚a聚氧乙烯醚，壬基酚聚氧乙烯醚，辛基苯基聚氧乙烯醚，二苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚，三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述含苯环类聚氧乙烯醚的分子量mw 2000~5000。

6、进一步地，所述乙烯基吡咯烷酮的共聚物选自聚（乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯）、聚丙烯酸叔丁酯-聚(n-乙烯基吡咯烷酮)中的一种或两种。

7、进一步地，所述乙烯基吡咯烷酮的共聚物中单体乙烯基吡咯烷酮占比在60%~80%。

8、进一步地，所述成面剂选自乙氧基化聚乙烯亚胺、聚乙二醇-聚谷氨酸-聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺-聚乙二醇-三氟甲磺酰基中的一种或多种。

9、进一步地，所述分散剂为阴离子型氨基酸类表面活性剂，所述阴离子型氨基酸类表面活性剂选自月桂酰肌氨酸钠、月桂酰赖氨酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰油酰甘氨酸钠、甲基椰油酰基牛磺酸钠中的一种或多种。

10、进一步地，所述脱泡剂为天然高分子水溶性多糖，选自葡聚糖、卡拉胶、黄原胶、罗望子胶、海藻酸钠中的一种或多种。

11、一种用于制备所述单晶硅片绒面结构的单晶硅片制绒液，其特征在于：包括所述的单晶硅片制绒添加剂，所述制绒添加剂和碱溶液的质量比为0.2~2:100；所述碱溶液为0.5~1.5wt%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

12、所述单晶硅片绒面结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

13、（1）硅片碱抛：清洗原硅片表面脏污，利用碱性溶液抛光去除原硅片表面的机械损伤层获得平整的表面；再利用naoh和h2o2的混合溶液在硅片表面形成氧化层，并用清水清洗，命名为sdr硅片；

14、（2）制绒液配制：将所述制绒添加剂与碱溶液按质量比0.2~2:100混合均匀配成制绒液；

15、（3）制绒：将sdr硅片浸入到制绒液中进行表面制绒，制绒温度为75~80℃，时间为8~10min。

16、一种太阳能电池，其特征在于，由具有所述单晶硅片绒面结构的单晶硅片制成。

17、本发明的制绒添加剂中，成核剂为含苯环类聚氧乙烯醚，该成核剂能够凭借eo链段和苯环，与经氧化处理后的sdr硅片表面的si-oh形成氢键，进而吸附在平整的硅片表面，形成成核点；同时由于成核剂分子量在2000~5000，分子量区间相对集中，成核剂分子链段接近，因此，能形成相对均匀的绒面。但由于eo数在5~10之间，聚氧乙烯醚链段较短，整体吸附力偏弱。随着金字塔慢慢形成，塔尖处成核剂与硅片接触面积变小，导致成核剂从塔尖脱离，失去对塔尖的保护作用，而成面剂因吸附较强，仍有保护塔面的效果，碱液的持续腐蚀，使塔尖被轻微腐蚀，塔尖圆滑，金字塔变矮，高宽比降低。

18、塔面刻蚀剂为乙烯基吡咯烷酮的共聚物。选自聚（乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯）、聚丙烯酸叔丁酯-聚(n-乙烯基吡咯烷酮)的一种或两种。上述两种共聚物在制绒液中，会因为碱和高温导致酯类水解，增加共聚物的水溶性。制绒塔面形成后，塔面刻蚀剂凭借共聚物的长链段吸附在形成的塔面上，由于该共聚物的亲水性较强，抑制反应较弱，会使碱液在塔面处继续腐蚀，从而形成轻微沟壑型塔面。

19、与现有技术相比，本发明的优点：

20、本发明的制绒添加剂能够适用于目前hjt电池的前清洗工艺，硅片通过碱抛法去损伤后，本发明的制绒添加剂能够在平整的硅片表面制备出均匀的绒面结构，反射率在10%~12%；

21、本发明的制绒添加剂能够增加金字塔表面的粗糙度，制备相对均匀的、塔尖圆滑、高宽比低、轻微沟壑型塔面的金字塔形貌，使金字塔结构更加扁平化。该形貌用于匹配hjt电池，利于沉积均匀的非晶硅薄膜。针对细栅化工艺，该形貌能够改善因重力作用导致的银浆分布不均匀的问题，提升低温球状银浆印刷效果，提高银浆的接触面积、附着力、焊接拉力，从而增强导电性性能，提高电池效率。