CN101735891B - 太阳能电池硅片清洗剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能电池硅片清洗剂及其使用方法，属于太阳能电池生产技术领域，由如下体积比的组分配制而成：DZ1∶DZ2∶水＝5～15∶1～10∶100；其中DZ1由如下摩尔比的组分组成：烷基苯磺酸钠∶五水偏硅酸钠∶焦磷酸四钾∶聚乙烯醇∶聚乙二醇∶水＝5∶7∶3∶7∶6∶72；DZ2由如下摩尔比的组分组成：氢氧化铵∶双氧水∶水＝5∶15∶80。本发明使用方法如下：将切割后的单晶硅片放在清洗剂中进行超声波清洗，其清洗时间为5分钟-20分钟，清洗温度为40℃-70℃。本发明清洗时间、清洗温度与清洗剂中的DZ1、DZ2的浓度相协调，以达到有效去除由线切割单晶硅而产生的表面油脂及硅片内部金属杂质。
Description
技术领域
本发明提供了一种太阳能电池硅片清洗剂及其使用方法，属于太阳能电池生产技术领域。
背景技术
硅片清洗对半导体工业的重要性早在50年代初就引起人们的高度重视，这是由于硅片表面的污染物会严重影响电池片的性能、可靠性和成品率。硅片表面的污染物主要以原子、离子、分子或膜的形式，以物理或化学的方法存在于硅片表面或硅片表面的氧化膜中。硅片清洗要求即能去除各类杂质又不破坏硅片。清洗要分物理清洗和化学清洗，化学清洗分水溶液清洗和气相清洗，由于水溶液清洗价廉而安全，对杂质和基体选择性好，可将杂质清洗至非常低的水平，因此水溶液清洗一直占主导位置。
硅片清洗技术的发展大致可分为四个阶段，第一阶段建立了最初的化学和机制抛光，但由于处理不当，往往会造成金属杂质的重新沉淀以及金属杂质的再次污染；第二阶段从1961-1971年，使用最初的RCA-1清洗液，该清洗技术的发展是清洗技术的里程碑；第三阶段从1972-1989年，这一阶段的工作主要集中于对RCA清洗化学原理，适用情况和影响因素等进行深入研究和分析，对RCA清洗技术进行改进；第四阶段至今，侧重于对溶液清洗机理和动力学的研究以及新型清洗技术的开发研究。
单晶硅材料随着其供应商的不同而差异很大，这对电池生产工艺的优化和产品质量的控制带来很多不便。单晶硅使用前应检查外观、电阻率、碳和氧的含量(≤1016/cm3)。单晶硅的外观应呈银灰色，不允许存在夹层、发黑、氧化、指纹和沾污的痕迹或杂质，然而改善单晶硅外表质量是提高电池转换效率的重要手段。现阶段硅片都用多线切割机，多线切割机采用钢丝带动碳化硅磨料来进行切割硅片，会造成硅片表面油脂的污染，单晶硅中通常都有金属杂质存在，它们来源于原料污染、石英坩埚及坩埚涂层的污染，这些杂质的污染特别是金属杂质在后道的高温扩散中会形成晶格缺陷，严重影响到电池片的各性能指标。所以电池在生产之前一定要先清洗，以去除杂质。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池硅片清洗剂及其使用方法，可去除由线切割单晶硅而产生的表面油脂及硅片内部金属杂质，使电池片组装组件的利用率高达95％以上，同时提高电池片转换效率到17％以上。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种太阳能电池硅片清洗剂，由如下体积比的组分配制而成：
DZ1∶DZ2∶水＝5～15∶1～10∶100；其中DZ1由如下摩尔比的组分组成∶烷基苯磺酸钠∶五水偏硅酸钠∶焦磷酸四钾∶聚乙烯醇∶聚乙二醇∶水＝5∶7∶3∶7∶6∶72；DZ2由如下摩尔比的组分组成∶氢氧化铵∶双氧水∶水＝5∶15∶80。
一种上述太阳能电池硅片清洗剂的使用方法，包括如下步骤：将切割后的单晶硅片放在清洗剂中进行超声波清洗，其清洗时间为5分钟-20分钟，清洗温度为40℃-70℃。
作为优选，所述清洗时间8分钟-15分钟，清洗温度为50℃-60℃。
本发明的有益效果在于：
1)操作简单、价格低廉、且无毒、无腐蚀和对人体无危害、对环境无污染的优点。
2)提高电池片组装组件的利用率达到95％以上及电池片转换效率在17％以上。
3)能适用于不同尺寸单晶硅太阳能电池的硅片清洗，适用于大规模生产也适用于小批量的生产。
4)用本发明清洗剂清洗过的硅片生长的二氧化硅层中固定电荷密度在1010cm-2数量级；去重金属离子能力与常规CMOS/SOS栅氧化工艺相当；溶液和硅片亲润性更佳，更利于后道的制绒面。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不受以下实施例所限定。
实施例1：加5LDZ1、10LDZ2于100L水中，混合均匀。其中，DZ1由如下摩尔比的组分组成：烷基苯磺酸钠∶五水偏硅酸钠∶焦磷酸四钾∶聚乙烯醇∶聚乙二醇∶水＝5∶7∶3∶7∶6∶72；DZ2由如下摩尔比的组分组成：氢氧化铵∶双氧水∶水＝5∶15∶80。将切割好的5英寸单晶硅片放入到混合均匀的太阳能电池硅片清洗剂中，且使清洗剂的温度控制在55℃，超声波清洗10分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化效率为17.23％，电池片组装组件的利用率为95.15％。
实施例2：加15LDZ1、1LDZ2于100L水中，混合均匀。其中，DZ1由如下摩尔比的组分组成：烷基苯磺酸钠∶五水偏硅酸钠∶焦磷酸四钾∶聚乙烯醇∶聚乙二醇∶水＝5∶7∶3∶7∶6∶72；DZ2由如下摩尔比的组分组成：氢氧化铵∶双氧水∶水＝5∶15∶80。将切割好的5英寸单晶硅片放入到混合均匀的太阳能电池硅片清洗剂中，且使清洗剂的温度控制在40℃，超声波清洗20分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化效率为17.28％，电池片组装组件的利用率为97.15％。
实施例3：加10LDZ1、5LDZ2于100L水中，混合均匀。其中，DZ1由如下摩尔比的组分组成：烷基苯磺酸钠∶五水偏硅酸钠∶焦磷酸四钾∶聚乙烯醇∶聚乙二醇∶水＝5∶7∶3∶7∶6∶72；DZ2由如下摩尔比的组分组成：氢氧化铵∶双氧水∶水＝5∶15∶80。将切割好的5英寸单晶硅片放入到混合均匀的太阳能电池硅片清洗剂中，且使清洗剂的温度控制在50℃，超声波清洗15分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化效率为17.21％，电池片组装组件的利用率为95.13％。
实施例4：加7LDZ1、8LDZ2于100L水中，混合均匀。其中，DZ1由如下摩尔比的组分组成：烷基苯磺酸钠∶五水偏硅酸钠∶焦磷酸四钾∶聚乙烯醇∶聚乙二醇∶水＝5∶7∶3∶7∶6∶72；DZ2由如下摩尔比的组分组成：氢氧化铵∶双氧水∶水＝5∶15∶80。将切割好的5英寸单晶硅片放入到混合均匀的太阳能电池硅片清洗剂中，且使清洗剂的温度控制在60℃，超声波清洗8分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化效率为17.24％，电池片组装组件的利用率为97.17％。
实施例5：加12LDZ1、3LDZ2于100L水中，混合均匀。其中，DZ1由如下摩尔比的组分组成：烷基苯磺酸钠∶五水偏硅酸钠∶焦磷酸四钾∶聚乙烯醇∶聚乙二醇∶水＝5∶7∶3∶7∶6∶72；DZ2由如下摩尔比的组分组成：氢氧化铵∶双氧水∶水＝5∶15∶80。将切割好的5英寸单晶硅片放入到混合均匀的太阳能电池硅片清洗剂中，且使清洗剂的温度控制在70℃，超声波清洗5分钟，然后将此单晶硅片做成太阳能电池片，该太阳能电池片的转化效率为17.25％，电池片组装组件的利用率为97.13％。
总之，本发明太阳能电池硅片清洗剂的清洗时间、清洗温度与清洗剂中的DZ1、DZ2的浓度相协调，以达到有效去除由线切割单晶硅而产生的表面油脂及硅片内部金属杂质。采用本发明太阳能电池硅片清洗剂，操作简单，不使用有毒强腐蚀试剂，排放符合环保要求。
Claims (3)
1.一种太阳能电池硅片清洗剂，其特征在于由如下体积比的组分配制而成：DZ1∶DZ2∶水＝5～15∶1～10∶100；其中DZ1由如下摩尔比的组分组成：烷基苯磺酸钠∶五水偏硅酸钠∶焦磷酸四钾∶聚乙烯醇∶聚乙二醇∶水＝5∶7∶3∶7∶6∶72；DZ2由如下摩尔比的组分组成：氢氧化铵∶双氧水∶水＝5∶15∶80。
2.一种如权利要求1所述太阳能电池硅片清洗剂的使用方法，其特征在于包括如下步骤：将切割后的单晶硅片放在清洗剂中进行超声波清洗，其清洗时间为5分钟-20分钟，清洗温度为40℃-70℃。
3.如权利要求2所述太阳能电池硅片清洗剂的使用方法，其特征在于：所述清洗时间为8分钟-15分钟，清洗温度为50℃-60℃。
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