一种超小绒面制绒添加剂及其使用方法与流程

本发明涉及太阳能电池制造，具体涉及一种超小绒面制绒添加剂及其使用方法。

背景技术：

1、随着光伏电池技术的不断进步，光伏行业开启p型向n型迭代的趋势，迈向更高效率的台阶，以topcon（tunnel oxide passivating contacts）隧穿氧化层钝化接触电池、hjt（heterojunction with intrinsic thin-film）异质结电池为代表的n型技术路线陆续取得突破，产业化进程有望提速，并且下一代的钙钛矿与topcon叠层、钙钛矿与hjt叠层等钙钛矿叠层电池方兴未艾，各种制备工艺层出不穷。目前，虽然hjt电池与钙钛矿/hjt叠层电池效率较高，但受成本影响而未大面积铺开。其中，hjt电池中低温导电银浆的耗量高是其成本较高的一个重要原因，同时降低低温导电银浆，会使栅线宽度降低，减小遮光面积，从而达到提高电池效率的效果，因此能降低低温导电银浆的用量具有重大意义。众所周知，制绒工艺在制备hjt电池的工艺中是必不可少的，因此可以通过控制制绒之后的不同的金字塔形貌来匹配不同的后道电池工艺，在不影响电池效率的前提下，来达到降低低温导电银浆的用量这一效果。

2、中国专利（cn202211731942.8）公开了“低温浆料与异质结电池”其中公开了细线化印刷是降本必然，绒面趋小与细线化印刷量更匹配，可以充分填充金字塔底部，减小接触电阻，使得光电转换效率有所提升；这篇专利进一步印证了目前单晶硅片的超小绒面与hjt电池中的低温导电银浆具有更佳的匹配性。

3、目前，hjt电池在制绒之后的金字塔尺寸大都在2.0～5.0μm之间，其尺寸较大且金子塔微结构较多，绒面整体的平整性较差以及塔高落差较大，不利于低温导电银浆烧结之后与金字塔的接触；其次，是由于hjt电池上镀的非晶硅薄膜厚度很薄，在制绒时要求金字塔结构最好没有塔尖以及塔尖微结构的存在，这样能够最大程度的保护非晶硅薄膜，从而保证电池的效率。另外，金字塔尺寸在2.0～5.0μm时，金字塔之间的空隙也比较大，与低温导电银浆的接触性较差，采用丝网印刷工艺制备电池电极时就需要更多的低温导电银浆，这增加了hjt电池遮光面积的同时也增加了银浆成本，因此急需一种能够制备超小的尺寸金字塔的制绒添加剂的技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术在制绒后绒面微结构中金字塔的尺寸较大，其不利于低温导电银浆烧结之后与金字塔的接触，而为了保证接触效果多印刷导电银浆又会带来电池遮光面积大、制备成本升高等问题，本发明开发了一种可以制备超小绒面的制绒添加剂，其可以获得平均尺寸小于1.0μm的金字塔结构，同时保证塔面无微结构，大小相近且均匀，从而解决了上述问题。

2、本发明是通过如下技术方案实现的：

3、提供一种超小绒面制绒添加剂，所述的制绒添加剂包括如下重量份的组分：表面活性剂0.2～6.0份，天然多糖类化合物0.5～2.0份，成核剂0.1～5.0份，螯合剂0.1～2.0份，萘磺酸盐甲醛缩合物0.01～1.0份，无机碱1.0～2.0份，硅反应催化剂0.1～1.0份，以及去离子水60.0～80.0份；

4、其中：所述的成核剂选用分子链段上富含酰胺键的化合物。

5、具体的，本发明提供的这种制绒添加剂其在制绒后可以获得平均尺寸小于1.0μm的金字塔结构绒面，并且可以保证塔面无微结构，大小相近且均匀，即所获得绒面的整体平整性较好且塔高落差较小，这有利于低温导电银浆烧结之后与金字塔的接触，由于接触好也就不需要在丝网印刷制备电极时印刷过多的浆料，既避免了过多银浆对光线的遮蔽，又节约了浆料成本，优势显著。同时，所形成的这种金字塔结构也可以较好的保护hjt电池上镀设的这层较薄的非晶硅薄膜，可以有效的保证hjt电池的效率。

6、进一步的，一种超小绒面制绒添加剂：所述的表面活性剂包括阳离子表面活性剂和两性表面活性剂；所述阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、山嵛基三甲基氯化铵、硬脂基三甲基氯化铵中至少一种；所述两性表面活性剂选自椰油酰胺丙基甜菜碱、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、癸烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱中至少一种。具体的，所述的表面活性剂可由0.1～1.0份的阳离子表面活性剂和0.1～5.0份的两性表面活性剂组成。

7、进一步的，一种超小绒面制绒添加剂：所述的天然多糖类化合物选自低酯果胶、高酯果胶、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、羧甲基壳聚糖、魔芋葡甘聚糖中的一种或多种。

8、具体的，羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、羧甲基壳聚糖的重均分子量为5000～50000，且羧甲基的取代度ds＜1.2。

9、进一步的，一种超小绒面制绒添加剂：所述成核剂选自阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚天冬氨酸中至少一种。

10、具体的，阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺的重均分子量为10～100万，聚丙烯酸、聚天冬氨酸的重均分子量为5000～100000。

11、进一步的，一种超小绒面制绒添加剂：所述的螯合剂选自乙二胺四乙酸（edta）、二异丙基三胺五乙酸（dtpa）、乙二胺二邻苯基乙酸（eddha）、乙二醇双α-氨基乙基醚四乙酸（egta）中的一种或多种。

12、进一步的，一种超小绒面制绒添加剂：所述的无机碱选用氢氧化钠或氢氧化钾。

13、进一步的，一种超小绒面制绒添加剂：所述的硅反应催化剂选自6-羟基2-萘磺酸钠、2,3-二羟基萘-6-磺酸钠、2,8-二羟基萘-6-磺酸钠中的一种或多种。

14、一种超小绒面制绒添加剂的使用方法，其特征在于，将上述的制绒添加剂与碱溶液混合形成制绒液，然后用于对单晶硅进行制绒，以在所述单晶硅的表面形成超小尺寸的金字塔绒面结构。

15、进一步的，一种超小绒面制绒添加剂的使用方法：所述的制绒液包括如下重量份的组分：制绒添加剂1.0～3.0份、碱溶液0.5～1.0份以及去离子水200.0～300.0份；其中：所述的碱溶液为浓度40.0～50.0wt%的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

16、进一步的，一种超小绒面制绒添加剂的使用方法：在80～90℃的制绒液中制绒300～480秒，形成尺寸小于1.0μm的金字塔绒面。

17、本发明的有益效果：

18、（1）本发明制绒添加剂所采用的成核剂，其具有良好的出绒性，可以获得均匀的金字塔绒面结构，这是由于其分子链段上大量的酰胺键具有很强的吸附性，能与硅片表面的si-h键结合形成氢键作用，从而作为很好的成核点，随着制绒过程的推进，成核点长大成为金字塔直至铺满整个表面。本发明采用的表面活性剂（阳离子表面活性剂、两性表面活性剂）的分子会被成核剂的高分子链包裹，因为阳离子表面活性剂与两性表面活性剂中的阳离子官能团能与成核剂中的阴离子官能团产生静电吸附作用，从而增强了成核剂的出绒能力，达到了一个协同作用的效果，从而使单晶硅片上的成核点更密，产生的金字塔更多，因此能够获得超小绒面的金字塔形貌, 而常规的阴离子表面活性剂（例如十二烷基苯磺酸钠、氨基酸表面活性剂等）与成核剂不具有这种静电吸附作用，也就没有这种协同作用。

19、（2）本发明提供的超小绒面制绒添加剂可以在降低低温导电银浆用量方面具有较好的应用价值：本发明提供的超小绒面单晶硅制绒添加剂配方，应用于hjt单晶硅制绒，其产生的金字塔尺寸小于1.0μm，均匀平整，塔尖光滑无微结构，能够使绒面与低温导电银浆更好的接触，降低了低温导电银浆的消耗量，同时降低了电池电极栅线的宽度，减少了遮光面积，达到了hjt电池降本提效的效果。

20、（3）本发明的制绒添加剂在制绒过程中因为有硅反应催化剂的存在，大大降低了碱与硅反应的活化能，因此所需的碱用量极少，就能达到相同的制绒效果，相比常规制绒添加剂碱耗量低50%以上，大大降低了制绒过程的成本，具有较高的应用价值。