CN102698983A - 一种太阳能级硅片的清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能级硅片的清洗方法，具有以下步骤：a、将切片机切割下来的硅片用水冲洗后插入片盒内；b、将插片后的硅片放入异丙醇和丙酮混合的溶剂中进行兆声清洗；c、将经过步骤b清洗后的硅片放入水中进行兆声清洗；d、将经过步骤c清洗后的硅片放入HF/H2O2/H2O混合物负压酸雾反应腔，进行酸雾反应以去除硅片表面氧化层和金属沾污物；e、将酸雾反应后的硅片在常压下进行水喷淋冲洗，清除硅片表面酸液，烘干后即得到超净硅片。本发明所述的清洗方法简化了硅片生产的工艺步骤，减少了化学溶剂的使用量，提高了清洗效果和效率，采用此种硅片制作的太阳电池，电池的绒面更为均匀，电池效率也获得较大幅度的提升。

Description

一种太阳能级硅片的清洗方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是一种太阳能级硅片的清洗方法。 
背景技术
目前太阳能硅片的切割方法主要是使用多线切割机，采用钢线切割或者是金刚石线切割，钢线切割中需要使用SiC和PEG的混合砂浆，金刚石线切割则切割过程中不需要使用SiC，采用低分子量的有机物作为冷却润滑液，两种方式所切割出的硅片表面状态略有不同，但同样存在切割后表面附着有机溶液，微米级别的硅粉，和切割线表面磨损剥落的铁铜镍等金属，这些在做太阳能电池都必须清理干净，否则对太阳能电池制绒和后续工艺都会产生不良影响，如表面金属杂质含量高甚至会严重影响电池效率。行业内普遍的清洗方法采用的是以1970年Werner提出来的RCA技术上改进演化而来的，一般都要经过6-12个清洗槽，采用大量的化学试剂，对生产效率和环境都极为不利，一般结合超声清洗，产生的空腔泡会加大切割过程中的损伤层。而且在实际生产过程中经常会发生过清洗出现彩片（出现不均匀氧化或腐蚀）或者未洗净脏片的情况。而且传统方法清洗后，硅片表面仍残留硅粉和较高的表面金属杂质，表面金属杂质约为体内的10倍，同时硅片表面由于损伤严重，表面存在大量的悬挂键，影响电池制绒效果和电池效率。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种太阳能级硅片的清洗方法，以减少工艺步骤及化学溶剂的用量，提高硅片清洗效果，获得低表面残留物且具有较佳钝化效果的高质量硅片。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能级硅片的清洗方法，具有以下步骤：a、将切片机切割下来的硅片用水冲洗后插入片盒内；b、将插片后的硅片放入异丙醇和丙酮混合的溶剂中进行兆声清洗，兆声波频率为600～1000kHz，异丙醇与丙酮的体积比为1∶1～10，清洗温度为20～50℃，清洗时间为1～100min；c、将经过步骤b清洗后的硅片放入水中进行兆声清洗,兆声波频率在500-800kHz，清洗温度为40～90℃，清洗时间3-20min；d、将经过步骤c清洗后的硅片放入HF/H2O2/H2O混合物负压酸雾反应腔，进行酸雾反应以去除硅片表面氧化层和金属沾污物，所述反应腔内的压力为10～800mbr,流量为20～100lpm,温度为50～500℃，HF/H2O2/H2O的质量比为1∶1∶5～100；e、将酸雾反应后的硅片在常压下进行水喷淋冲洗，清楚硅片表面酸液，烘干后即得到超净硅片。 
优选地，所述的步骤b中，异丙醇与丙酮的体积比为1∶1，兆声波频率在800kHz，清洗温度为30℃，清洗时间为30min；步骤c中，兆声波频率为800kHz，清洗温度为80℃，清洗时间3min；步骤d中，反应腔内的压力为10mbr,流量为40lpm,HF/H2O2/H2O的质量比为1∶1∶20。 
优选地，所述的步骤b中，异丙醇与丙酮的体积比为1：3，兆声波频率在1000kHz，清洗温度为40℃，清洗时间为15min；步骤c中，兆声波频率为500kHz，清洗温度为50℃，清洗时间10min；步骤d中，反应腔内的压力为400mbr,流量为20lpm,HF/H2O2/H2O的质量比为1∶1∶10。 
本发明的有益效果是：本发明改变了传统的超声结合化学的清洗方式，采用在一定溶剂条件下对硅片进行兆声波清洗，采用高能频振，在清洗时产生微米级波长的高能声波，在这种声波下推动溶液分子的加速运动，最大瞬时速度可达30cm/s,不会产生空腔泡，而且实现更有效果的清洗作用，可将硅片表面的 PEG有机物、硅粉、SiC等杂质物质等有效去除，再经过HF/H2O2/H2O酸雾喷淋，对硅片达到腐蚀的目的，从而彻底去除硅片表面的氧化层和金属沾污物，获得超净硅片。本发明所述的清洗方法简化了硅片生产的工艺步骤，减少了化学溶剂的使用量，提高了清洗效果和效率，采用此种硅片制作的太阳电池，电池的绒面更为均匀，电池效率也获得较大幅度的提升。 
具体实施方式
一种太阳能级硅片的清洗方法，具有以下步骤：a、将切片机切割下来的硅片用水冲洗后插入片盒内；b、将插片后的硅片放入异丙醇和丙酮混合的溶剂中进行兆声清洗，兆声波频率为600～1000kHz，异丙醇与丙酮的体积比为1：1～10，清洗温度为20～50℃，清洗时间为1～100min；c、将经过步骤b清洗后的硅片放入水中进行兆声清洗,兆声波频率在500-800kHz，清洗温度为40～90℃，清洗时间3-20min；d、将经过步骤c清洗后的硅片放入HF/H2O2/H2O混合物负压酸雾反应腔，进行酸雾反应以去除硅片表面氧化层和金属沾污物，所述反应腔内的压力为10～800mbr,流量为20～100lpm,温度为50～500℃，HF/H2O2/H2O的质量比为1∶1∶5～100；e、将酸雾反应后的硅片在常压下进行水喷淋冲洗，清除硅片表面酸液，烘干后即得到超净硅片。 
实施例1： 
首先将从切片机下棒后的硅片简单用水冲洗后插入片盒，选用丙酮、异丙醇混合溶液对插片后的硅片进行兆声清洗，兆声波频率在800kHz，丙酮、异丙醇体积比为1∶1，清洗温度为30℃，清洗30min，通过清洗去除硅片表面主要的有机物和固体颗粒；然后将硅片放入水中进行兆声清洗,兆声波频率为800kHz，清洗温度为80℃，清洗时间3min。然后进入下一工序；将上述清洗后的硅片放入酸雾反应室，经过HF/H2O2/H2O混合物在负压10mbr下进行酸雾反应， 反应时气体流量为40lpm,HF/H2O2/H2O质量比例为1∶1∶20，反应时间3min。通过上述反应处理，可去除硅片表面的氧化层和金属沾污物，腐蚀量可达到3um，从而获得高质量的超净硅片，同时又对硅片表面起到了去损伤层和钝化硅片表面的效果；最后将酸雾反应室改为常压水喷淋，清除硅片表面酸液，烘干即可。 
实施列2： 
将从切片机下棒后的硅片简单用水冲洗后插入片盒，选用丙酮、异丙醇混合溶液对插片后的硅片进行兆声清洗，兆声波频率在1000kHz，丙酮、异丙醇体积比为1：3，清洗温度为40℃，清洗15min，去除硅片表面主要的有机物和固体颗粒；然后将硅片放入水中进行兆声清洗,兆声波频率为500kHz，清洗温度为50℃，清洗时间10min，然后进入下一工序； 
将上述清洗后硅片放入酸雾反应室，经过HF/H2O2/H2O混合物在负压400mbr下进行酸雾反应，反应时气体流量为20lpm,HF/H2O2/H2O质量比例为1∶1∶10，反应时间2min。通过上述反应处理，可去除硅片表面的氧化层和金属沾污物，腐蚀量可达到3um，从而获得高质量的超净硅片，同时又对硅片表面起到了去损伤层和钝化硅片表面的效果；最后将酸雾反应室改为常压水喷淋，清除硅片表面酸液，烘干即可。 
采用上述清洗方法对硅片表面进行清洗，可减少工艺步骤，减少化学溶剂的使用，提高清洗效果，获得低表面残留物且具有钝化效果的高质量硅片。 
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内 。

Claims (3)

1.一种太阳能级硅片的清洗方法，其特征是:具有以下步骤：a、将切片机切割下来的硅片用水冲洗后插入片盒内；b、将插片后的硅片放入异丙醇和丙酮混合的溶剂中进行兆声清洗，兆声波频率为600～1000kHz，异丙醇与丙酮的体积比为1∶1～10，清洗温度为20～50℃，清洗时间为1～100min；c、将经过步骤b清洗后的硅片放入水中进行兆声清洗,兆声波频率在500-800kHz，清洗温度为40～90℃，清洗时间3-20min；d、将经过步骤c清洗后的硅片放入HF/H2O2/H2O混合物负压酸雾反应腔，进行酸雾反应以去除硅片表面氧化层和金属沾污物，所述反应腔内的压力为10～800mbr,流量为20～100lpm,温度为50～500℃，HF/H2O2/H2O的质量比为1∶1∶5～100；e、将酸雾反应后的硅片在常压下进行水喷淋冲洗，清除硅片表面酸液，烘干后即得到超净硅片。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能级硅片的清洗方法，其特征是：所述的步骤b中，异丙醇与丙酮的体积比为1∶1，兆声波频率在800kHz，清洗温度为30℃，清洗时间为30min；步骤c中，兆声波频率为800kHz，清洗温度为80℃，清洗时间3min；步骤d中，反应腔内的压力为10mbr,流量为40lpm,HF/H2O2/H2O的质量比为1∶1∶20。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能级硅片的清洗方法，其特征是：所述的步骤b中，异丙醇与丙酮的体积比为1∶3，兆声波频率在1000kHz，清洗温度为40℃，清洗时间为15min；步骤c中，兆声波频率为500kHz，清洗温度为50℃，清洗时间10min；步骤d中，反应腔内的压力为400mbr,流量为20lpm,HF/H2O2/H2O的质量比为1∶1∶10。
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