CN102851125A - 太阳能晶片洗剂以及清洗太阳能晶片的方法 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能晶片洗剂和清洗太阳能晶片的方法。其中的太阳能晶片洗剂包括醇醚羧酸盐类以及溶剂，用于稀释所述醇醚羧酸盐类。这种太阳能晶片洗剂适用于线锯(wire saw)之后用来清洗晶片表面粒子及油污。
Description
技术领域
本发明是有关于一种晶片洗剂，且特别是有关于一种太阳能晶片洗剂以及使用其清洗太阳能晶片的方法。
背景技术
自然能源具有低污染、高再生、取得容易的特性，特别是太阳能的应用已日益剧增，而如何更有效且广泛地将自然能源转换成的电能储存以为其它应用，更是永续能源的重要课题。
目前全球太阳光电市场的应用，是以硅晶太阳能电池为主流。而硅晶太阳能电池的制程一般包括前段晶片(Wafer)制程、太阳能电池(Cell)制程以及后段封装制程，其中的上游产业晶片(Wafer)制程可区分为单晶硅晶片制程以及多晶硅晶片制程。
单晶硅晶片的制造是将纯化后的硅砂在拉晶机中熔融，再抽拉成为晶棒。至于多晶硅晶片的制造则是将纯化后的硅砂熔融在方向性长晶炉的坩埚中，再冷却铸成晶块。前述晶棒与晶块必须经过线锯(wire saw)，才能得到硅晶太阳能电池用的晶片。
对于太阳能电池用的晶片的表面型态的要求因为不需要达电子级程度，因此目前在晶棒或与晶块切成晶片后，仅以水溶盐类进行晶片表面清洗的步骤(亦称为“晶片(wafer)清洗段”)。然而，线锯之后的晶片表面除了有粒子需去除外，也会有油污残留，因此需要一个较完善的清洗步骤。
发明内容
本发明提供一种太阳能晶片洗剂以及使用其清洗太阳能晶片的方法，以便在线锯后同时去除太阳能晶片表面的粒子与油污。
本发明提出一种太阳能晶片洗剂，包括醇醚羧酸盐类以及溶剂，用于稀释前述醇醚羧酸盐类。
在本发明的一实施例中，上述醇醚羧酸盐类包括结构式：
R-(OCH2CH2)nOCH2COONa(H)
其中，R代表取代基，如碳数由1～18的烷基、碳数由1～18的含双键的烯基、碳数由1～18的炔基、内含苯环的有机链段取代基、有支链的有机链段取代基、有共聚(co-polymer)链段的有机链段取代基等，但并不以此为限。n为正整数，如1～16的正整数。
在本发明的一实施例中，相对于上述太阳能晶片洗剂，醇醚羧酸盐类的添加量是0.01wt％到30wt％之间。
在本发明的一实施例中，上述醇醚羧酸盐类的重均分子量为100～9000。
在本发明的一实施例中，上述醇醚羧酸盐类包括醇醚羧酸钠盐、醇醚羧酸钾盐、醇醚羧酸三级胺盐或醇醚羧酸四级胺盐。
在本发明的一实施例中，上述太阳能晶片洗剂是呈现碱性。而且，太阳能晶片洗剂的pH值例如介于9～13之间。
在本发明的一实施例中，上述太阳能晶片洗剂还包括碱类，其中所述碱类包括有机碱类或无机碱类。
在本发明的一实施例中，相对于太阳能晶片洗剂，上述溶剂的配合量是在60wt％～99.9wt％之间。
在本发明的一实施例中，上述溶剂包括极性或弱极性的溶液，如：水或醇类。
在本发明的一实施例中，上述太阳能晶片是应用于太阳能电池的单晶硅晶片、多晶硅晶片、或IC用单晶硅晶片。
本发明另提出一种清洗太阳能晶片的方法，包括使用上述太阳能晶片洗剂清洗经过线锯制程的太阳能晶片。
基于上述，本发明利用醇醚羧酸盐类作为太阳能晶片洗剂的主要界面活性剂，同时搭配适当的溶剂，因此可以作为清除晶片表面微小粒子并增进油水相的相容性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是太阳能晶片的清洗步骤图。
主要元件符号说明
100～110：步骤
实施方式
本发明的太阳能晶片洗剂基本上包括醇醚羧酸盐类(alcohol ethercarboxylates)以及溶剂，其中溶剂是用来稀释前述醇醚羧酸盐类。由于醇醚羧酸盐是一种多功能阴离子表面活性剂，与肥皂十分相似，但嵌入的聚乙二醇链使其兼备阴离子和非离子表面活性剂的特点，因此可在广泛的pH条件下使用。
在一实施例中，上述醇醚羧酸盐类的结构式为：
R-(OCH2CH2)nOCH2COONa(H)
其中，R代表取代基，且n为正整数。举例来说，R例如是碳数由1～18的烷基、或是碳数由1～18的含双键的烯基、或是碳数由1～18的炔基、或是内含苯环的有机链段取代基、或是有支链的有机链段取代基、或是有共聚(co-polymer)链段的有机链段取代基等，但并不以此为限；n例如是1～16的正整数。
至于上述醇醚羧酸盐类的添加量则相对于太阳能晶片洗剂，譬如是0.01wt％到30wt％之间。而上述醇醚羧酸盐类的重均分子量例如在100～9000之间。此外，上述醇醚羧酸盐类例如醇醚羧酸钠盐、醇醚羧酸钾盐、醇醚羧酸三级胺盐或醇醚羧酸四级胺盐。
在这个实施例中，上述太阳能晶片洗剂是呈现碱性，且其pH值例如介于9～13之间。在另一实施例中，上述太阳能晶片洗剂可包括碱类，如有机碱类或无机碱类。
至于本发明的太阳能晶片洗剂中的溶剂，其相对于太阳能晶片洗剂的配合量例如是在60wt％到99.9wt％之间。而且，上述溶剂可以是水或醇类。
在本实施例中，上述太阳能晶片可以是单晶硅晶片或多晶硅晶片。
图1是运用本发明的太阳能晶片洗剂所进行的清洗太阳能晶片的步骤图。
请见图1，在步骤100中，先制作线锯后的晶片。在一实施例中，如果晶片是单晶硅晶片，则需先将纯化后的硅砂在拉晶机中熔融，再抽拉成为晶棒，然后进行线锯制程。在另一实施例中，如果晶片是多晶硅晶片，则需先将纯化后的硅砂熔融在方向性长晶炉的坩埚中，再冷却铸成晶块，然后进行线锯制程。
接着，进行步骤110，使用太阳能晶片洗剂清洗晶片，所述太阳能晶片洗剂即本发明包括醇醚羧酸盐类与溶剂的洗剂，请参照上文所述，于此不再赘述。由于采用醇醚羧酸盐类作为本发明的太阳能晶片洗剂的主要界面活性剂，同时搭配适当的溶剂，因此可以确实清除晶片表面微小粒子并增进油水相的相容性，因此仅需一道清洗步骤，就可同时去除油污与残留粒子。
以下列举几个实验来验证本发明的效果。
实验一
首先，将脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠(sodium fatty alcohol polyoxyethyleneether carboxylate，AEC)25g、柠檬酸钠盐25g、氢氧化钠(NaOH)10g与作为溶剂的水940g混合，以制备太阳能晶片洗剂A。
然后，准备一个3L玻璃容器，先将配制好的太阳能晶片洗剂A置入其中，再将线锯后的硅晶片(156×156mm2)立于中间，让整个硅晶片可以完全泡在太阳能晶片洗剂A中；接着将此3L玻璃容器置于超音波震荡器的水槽中，启动超音波震荡器后开始计时，30min后取出硅晶片，进行80℃下干燥0.5hr，并进行后续分析。
实验一对照组
除了不添加AEC之外，按实验一的步骤进行制备与清洗。
实验二
除了不添加柠檬酸钠盐以及把酒精取代水作为溶剂外，按实验一的步骤进行制备与清洗。
实验三
首先，将脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠(AEC)25g、NaOH 10g、柠檬酸钠盐25g、脂肪醇界面活性剂25g与作为溶剂的水(或酒精)915g混合，以制备太阳能晶片洗剂B。
然后，准备一个3L玻璃容器，先将配制好的太阳能晶片洗剂B置入其中，再将线锯后的硅晶片(156×156mm2)立于中间，让整个硅晶片可以完全泡在太阳能晶片洗剂B中；接着将此3L玻璃容器置于超音波震荡器的水槽中，启动超音波震荡器后开始计时，30min后取出硅晶片，进行80℃下干燥0.5hr，并进行后续分析。
实验三对照组
除了不添加AEC之外，按实验三的步骤进行制备与清洗。
检验一：洁净情形
将清洗好的硅晶片(156x 156mm2)，取固定大小的无尘擦拭布或是不织布先行称重记录，再以布沾上酒精后于硅晶片的固定面上进行全面擦拭，擦拭完后于室温下阴干再行称重，藉由擦拭前后的重量差异比较洁净情形。
检验所得的结果显示于下表一，其中◎代表擦拭前后的重量差异落在0～0.03g、○代表擦拭前后的重量差异落在0.03～0.05g、△代表擦拭前后的重量差异落在0.05～0.1g。
检验二：重量损失
硅晶片(156x156mm2)于进入洗剂清洗前先行称重记录，于洗剂中清洗后干燥后再行称重记录，藉由洗剂清洗前后的重量差异比较硅晶片表面去除脏污的量。
检验所得的结果显示于下表一，其中◎代表洗剂清洗前后的重量差异落在1.5～1.0g、○代表洗剂清洗前后的重量差异落在0.5～1.0g、△代表洗剂清洗前后的重量差异落在0～0.5g。
检验三：脏污沉降性
将清洗完硅晶片的洗剂以量瓶取20ml，并计时开始，让原本完全混浊的水溶液会由溶液上层开始沉降澄清，直到于10ml刻度以上为完全澄清时即停止计时并记录时间，藉由时间的比较不同洗剂对脏污沉降性的差异。
检验所得的结果显示于下表一，其中◎代表时间落在30min、○代表时间落在1小时、△代表时间超过1小时以上。
表一
*以沾酒精的布擦拭硅晶片(156x156mm2)
*将洗下的脏污进行静置沉降，比较上层液相变为澄清的时间长短。
由表一可知，实验二的洁净度脏污沉降速度快且洁净度尚可，而有添加有机盐类的实验一与实验三的洁净度良好。
综上所述，本发明的太阳能晶片洗剂是利用醇醚羧酸盐类作为界面活性剂并添加有溶剂，因此可在中性甚至是碱性环境下，轻易达成同时清除晶片表面微小粒子与油污的效果。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。
Claims (28)
1.一种太阳能晶片洗剂，用以清洗太阳能晶片，其特征在于：所述太阳能晶片洗剂包括：
醇醚羧酸盐类；以及
溶剂，用于稀释所述醇醚羧酸盐类。
2.如权利要求1所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述醇醚羧酸盐类包括结构式：
R-(OCH2CH2)nOCH2COONa(H)
其中，R代表取代基，且n为正整数。
3.如权利要求2所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：R代表碳数由1～18的烷基、碳数由1～18的含双键的烯基、碳数由1～18的炔基、内含苯环的有机链段取代基、有支链的有机链段取代基、或是有共聚链段的有机链段取代基；n是1～16的正整数。
4.如权利要求1所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：相对于太阳能晶片洗剂，所述醇醚羧酸盐类的添加量是于0.01wt％到30wt％之间。
5.如权利要求1所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述醇醚羧酸盐类的重均分子量为100～9000。
6.如权利要求1所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述醇醚羧酸盐类包括醇醚羧酸钠盐、醇醚羧酸钾盐、醇醚羧酸三级胺盐或醇醚羧酸四级胺盐。
7.如权利要求1所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述太阳能晶片洗剂呈现碱性。
8.如权利要求7所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述太阳能晶片洗剂的pH值介于9～13之间。
9.如权利要求1所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述太阳能晶片洗剂还包括碱类。
10.如权利要求9所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述碱类包括有机碱类或无机碱类。
11.如权利要求1所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：相对于所述太阳能晶片洗剂，所述溶剂的配合量是在60wt％到99.9wt％之间。
12.如权利要求1所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述溶剂包括极性或弱极性的溶液。
13.如权利要求12所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述溶剂包括水或醇类。
14.如权利要求1所述的太阳能晶片洗剂，其特征在于：所述太阳能晶片是单晶硅晶片或多晶硅晶片。
15.一种清洗太阳能晶片的方法，所述太阳能晶片经过线锯制程，其特征在于该方法包括：
使用太阳能晶片洗剂清洗所述太阳能晶片，所述太阳能晶片洗剂包括：
醇醚羧酸盐类；以及
溶剂，用于稀释所述醇醚羧酸盐类。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述醇醚羧酸盐类包括结构式：
R-(OCH2CH2)nOCH2COONa(H)
其中，R代表取代基，且n为正整数。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于：R代表碳数由1～18的烷基、碳数由1～18的含双键的烯基、碳数由1～18的炔基、内含苯环的有机链段取代基、有支链的有机链段取代基、或是有共聚链段的有机链段取代基；n是1～16的正整数。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于：相对于所述太阳能晶片洗剂，所述醇醚羧酸盐类的添加量是于0.01wt％到30wt％之间。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述醇醚羧酸盐类的重均分子量为100～9000。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述醇醚羧酸盐类包括醇醚羧酸钠盐、醇醚羧酸钾盐、醇醚羧酸三级胺盐或醇醚羧酸四级胺盐。
21.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述太阳能晶片洗剂呈现碱性。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于：所述太阳能晶片洗剂的pH值介于9～13之间。
23.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述太阳能晶片洗剂还包括碱类。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述碱类包括有机碱类或无机碱类。
25.如权利要求15所述的方法，其特征在于：相对于所述太阳能晶片洗剂，所述溶剂的配合量是在60wt％到99.9wt％之间。
26.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述溶剂包括极性或弱极性的溶液。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于：所述溶剂包括水或醇类。
28.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述太阳能晶片是单晶硅晶片或多晶硅晶片。
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