CN102368468A

CN102368468A - 一种硅片预清洗工艺

Info

Publication number: CN102368468A
Application number: CN2011103142570A
Authority: CN
Inventors: 王虎; 靳建光; 查达其; 姚琪; 陆波
Original assignee: ZHEJIANG BEYONDSUN PV CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG BEYONDSUN PV CO Ltd
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: CN102368468B

Abstract

一种硅片预清洗工艺，依次通过浸润处理、一次冲洗、氧化处理和二次冲洗工序，对硅片进行预清洗。本发明具氧化过程中，弱碱性环境能控制过氧化氢的分解速率，在不影响氧化效果的基础上节约过氧化氢的用量，大大降低成本；且氧化过程中，过氧化氢的分解不会产生大量气泡，不会造成硅片的“漂片”现象，完全可靠，成品率高。

Description

一种硅片预清洗工艺

技术领域

本发明涉及一种硅片预清洗工艺，用于制作单晶硅太阳电池，属于太阳能电池生产工艺技术领域。

背景技术

单晶电池生产中，白斑和手指印造成的电池片外观花斑率比较高，严重了影响了公司生产成本和市场竞争力。

通过大量实验，得出白斑片和手印的形成，一方面由于来料不良引起，即来料硅片表面附着物，如有机物、油污、清洗剂残留、硅胶、手套汗液残留等；另一方面为工艺流程中的异常引起，如人手接触等。因此，在来料硅片进行生产前需要进行预清洗。

专利号为201010618904的中国专利公开了一种预清洗工艺，采用由强碱、过氧化氢和水组成的清洗液，对硅片进行清洗，但强碱环境中，过氧化氢不稳定，且分解速率极快，导致后期生产时清洗效果变差，且过氧化氢用量极大，成本较高。

发明内容

本发明为解决现有技术问题，提供一种效果好、成本低的硅片预清洗工艺。

本发明的技术方案是：一种硅片预清洗工艺，包括以下步骤：

a) 浸润处理，将硅片放入浸润液中，将浸润液加热至55~75℃，浸润200~600s，其中，浸润液包括占总体积2~6%的异丙醇和占总体积2~8‰的表面活性剂；

b) 一次冲洗，使用去离子水对浸润完成后的硅片进行冲洗，冲洗时间为100~300s，其中，去离子水的温度为40~70℃；

c) 氧化处理，将一次冲洗后的硅片放入氧化液中，将氧化液加热至50~59℃，氧化200~500s，其中，氧化液弱碱性溶液；

d) 二次冲洗，使用去离子水对氧化完成后的硅片进行冲洗，冲洗时间为100~300s，其中，去离子水的温度为40~70℃。

传统的预清洗工艺中，强碱和过氧化氢的组合对硅片进行冲洗，易造成过氧化氢分解速度过快而导致不稳定，使得后期清洗效果急剧变差，且过氧化氢用量较大，成本较高，同时，在清洗时，过氧化氢极速分解的过程中，浸润液中会产生大量的气泡，这些气泡会附着于硅片表面，大大增加了硅片受到的浮力，使得硅片产生漂片现象，从载片盒中漂浮出来，极易产生大量碎片；而本发明采用弱碱溶液和过氧化氢的组合，完全避免了上述缺点，经实际使用，弱碱和过氧化氢的组合能使清洗工艺在效果不变的情况下节约过氧化氢大约20~50%，且硅片表面无气泡附着，不会产生漂片，避免了硅片的相互碰撞导致的碎片，同时硅片表面无气泡覆盖，浸润液与硅片表面充分接触，浸润效果得到一定提高；浸润后，硅片表面的有机物等杂质更容易剥落，异丙醇具有较强的极性键，可以增加水对硅片的浸润能力；添加剂本身含有表面活性剂，且具有较多的极性或非极性的功能团来，可降低溶液表面的张力，增加溶液对硅片脏污区域的浸润能力，同时，浸润工艺可使后续的制绒工艺过程中，易在硅片上形成小而均匀的绒面，降低硅片的光反射率，增加电池片的光电转换效率。

作为优选，步骤a中，所述表面活性剂包括有占其质量0．001%～3%的葡萄糖、葡萄糖酸钠或葡萄糖酸钾，100ppb～8000ppb的聚氧乙烯醚，0．001%～2%的乳酸钠或柠檬酸钠，0．001%～2%的丙二醇，0．01%～6%的硅酸钠，0．001%～2%的碳酸钠或碳酸氢钠，其余为水。制绒工艺往往是在80~90℃的高温下进行，而在预清洗时添加异丙醇和表面活性剂，能够降低溶液的表面张力，让制绒反应更均匀，从而可以使得硅片生成细密、均匀的金字塔形的绒，而添加的表面活性剂需要具有较小的降低表面张力和界面张力的能力，同时渗透力强，不易形成泡沫，具有较好的乳化性和乳化稳定性，优良的分散性，且易被生物降解，耐90℃高温和PH＝14的强碱；而加入本发明配方制成的添加剂可减少常规有机溶剂异丙醇的用量，大大减少溶剂挥发造成的作业环境污染和废水处理费用，降低生产成本。

作为优选，步骤c中，所述氧化液包括占总体积2~5%的氨水、占总体积3~8%的过氧化氢，其余为水。过氧化氢溶液具有强氧化的性质，在其溶液中加入具有活化剂作用的弱碱氨水，能够有效促进过氧化氢溶液的分解，生成具有漂白作用的过氧化氢离子，在PH值为10.5~11情况下，过氧化氢分解达到氧化剥离硅片表面有机物等杂质的目的；氨水作为一种弱碱，在水溶液中部分电离OH-，使氢氧根离子浓度处于动态平衡状态，这样的话可以保证OH-浓度不是太高，从而可以控制双氧水分解速率。

作为优选，浸润时浸润液中设置并开启有超声装置，所述超声装置的超声波频率为20~30KHZ。

作为优选，浸润时浸润液中设置并开启有超声装置，所述超声装置的超声波的频率为30~40KHZ。

作为优选，步骤a中，初始浸润液配制200~300L，每清洗2000片硅片，在浸润液中补加异丙醇2~10L，补加添加剂30~100ml。

溶液中在浸润的同时使用超声，利用超声波的“空化作用”，来增强脏污去除能力。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、氧化过程中，弱碱性环境能控制过氧化氢的分解速率，在不影响氧化效果的基础上节约过氧化氢的用量，大大降低成本；

2、氧化过程中，过氧化氢的分解不会产生大量气泡，不会造成硅片的“漂片”现象，完全可靠，成品率高；

3、浸润后的硅片对水的浸润能力强，表面张力小，制绒效果好，光电转换效率高。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

a) 浸润处理，将硅片放入浸润液中，将浸润液加热至75℃，浸润600s，其中，浸润液包括占总体积6%的异丙醇和占总体积8‰的添加剂；

b) 一次冲洗，使用去离子水对浸润完成后的硅片进行冲洗，冲洗时间为300s，其中，去离子水的温度为70℃；

c) 氧化处理，将一次冲洗后的硅片放入氧化液中，将氧化液加热至59℃，氧化500s，其中，所述氧化液包括占总体积5%的氨水、占总体积8%的过氧化氢，其余为水；

d) 二次冲洗，使用去离子水对氧化完成后的硅片进行冲洗，冲洗时间为300s，其中，去离子水的温度为70℃。

经过实际操作，本发明工艺与传统工艺产品参数对比如下：

Figure 2011103142570100002DEST_PATH_IMAGE001

可见，采用本发明后，光电转换率略有提高，成品电池片的花斑率和不良比率大大降低，优质品率极大提高。

实施例二：

a) 浸润处理，将硅片放入浸润液中，将浸润液加热至55℃，浸润200s，其中，浸润液包括占总体积2%的异丙醇和占总体积2‰的添加剂；

b) 一次冲洗，使用去离子水对浸润完成后的硅片进行冲洗，冲洗时间为100s，其中，去离子水的温度为40℃；

c) 氧化处理，将一次冲洗后的硅片放入氧化液中，将氧化液加热至50℃，氧化200s，其中，所述氧化液包括占总体积2%的氨水、占总体积3%的过氧化氢，其余为水；

d) 二次冲洗，使用去离子水对氧化完成后的硅片进行冲洗，冲洗时间为100s，其中，去离子水的温度为40℃。

经过实际操作，本发明工艺与传统工艺产品参数对比如下：

与实施例一相比，参数基本接近。

实施例三：

a) 浸润处理，将硅片放入浸润液中，将浸润液加热至60℃，浸润400s，其中，浸润液包括占总体积4%的异丙醇和占总体积6‰的添加剂；

b) 一次冲洗，使用去离子水对浸润完成后的硅片进行冲洗，冲洗时间为200s，其中，去离子水的温度为55℃；

c) 氧化处理，将一次冲洗后的硅片放入氧化液中，将氧化液加热至55℃，氧化340s，其中，所述氧化液包括占总体积4%的氨水、占总体积5%的过氧化氢，其余为水；

d) 二次冲洗，使用去离子水对氧化完成后的硅片进行冲洗，冲洗时间为200s，其中，去离子水的温度为56℃。

经过实际操作，本发明工艺与传统工艺产品参数对比如下：

Figure 2011103142570100002DEST_PATH_IMAGE003

与实施例一相比，所有参数略有提高。

实施例四：

a) 浸润处理，将硅片放入浸润液中，将浸润液加热至60℃，开启超声装置，对浸润液进行超声，浸润400s，其中，浸润液包括占总体积4%的异丙醇和占总体积6‰的添加剂，超声频率为20KHZ；

c) 氧化处理，将一次冲洗后的硅片放入氧化液中，将氧化液加热至55℃，开启超声装置，对浸润液进行超声，氧化340s，其中，所述氧化液包括占总体积2%的氨水、占总体积3%的过氧化氢，其余为水，超声频率为30KHZ；

经过实际操作，本发明工艺与传统工艺产品参数对比如下：

与实施例一相比，所有参数略有提高。

实施例五：

与实施例四的不同之处在于，步骤a内，超声的频率为30KHZ；步骤c内，超声的频率为40KHZ。

实施例六：

与实施例四的不同之处在于，步骤a内，超声的频率为25KHZ；步骤c内，超声的频率为35KHZ。

Claims

1.一种硅片预清洗工艺，其特征在于：包括以下步骤：

浸润处理，将硅片放入浸润液中，将浸润液加热至55~75℃，浸润200~600s；其中，浸润液中包括占其总体积2~6%的异丙醇和占其总体积2~8‰的表面活性剂；

一次冲洗，使用去离子水对浸润完成后的硅片进行冲洗，冲洗时间为100~300s，其中，去离子水的温度为40~70℃；

氧化处理，将一次冲洗后的硅片放入氧化液中，将氧化液加热至50~59℃，氧化200~500s，其中，氧化液为弱碱性溶液；

二次冲洗，使用去离子水对氧化处理后的硅片进行冲洗，冲洗时间为100~300s，其中，去离子水的温度为40~70℃。

2.根据权利要求1所述硅片预清洗工艺，其特征在于：步骤a中，所述表面活性剂包括有占其质量0．001%～3%的葡萄糖、葡萄糖酸钠或葡萄糖酸钾，100ppb～8000ppb的聚氧乙烯醚，0．001%～2%的乳酸钠或柠檬酸钠，0．001%～2%的丙二醇，0．01%～6%的硅酸钠，0．001%～2%的碳酸钠或碳酸氢钠，其余为水。

3.根据权利要求1所述硅片预清洗工艺，其特征在于：步骤c中，所述氧化液中包括有占其总体积2~5%的氨水、占其总体积3~8%的过氧化氢。

4.根据权利要求1所述硅片预清洗工艺，其特征在于：浸润时浸润液中设置并开启有超声装置，所述超声装置的超声波频率为20~30KHZ。

5.根据权利要求1所述硅片预清洗工艺，其特征在于：浸润时浸润液中设置并开启有超声装置，所述超声装置的超声波的频率为30~40KHZ。

6.根据权利要求1所述硅片预清洗工艺，其特征在于：步骤a中，初始浸润液配制200~300L，每清洗2000片硅片，在浸润液中补加异丙醇2~10L，补加添加剂30~100ml。