CN102851150A - 一种晶体硅制绒前的清洗剂及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶体硅制绒前的清洗剂及清洗方法，该清洗剂包括以下组分：0.1wt%~5wt%的氢氧化钠；1wt%~8wt%的过氧化氢；余量为水。本发明将待处理的晶体硅置于上述清洗剂中，依次进行第一超声处理和第二超声处理，完成对晶体硅的清洗。本发明提供的清洗方法仅经过两次超声处理即可实现对晶体硅制绒前的清洗，步骤少，操作简单，易于控制，有利于效率的提高。而且，本发明提供的清洗剂能够较彻底的实现对晶体硅的清洗，有利于后续制绒工序的进行。实验结果表明，采用本发明提供的清洗剂和清洗方法对晶体硅进行清洗后制绒，得到的绒面晶体硅的合格率得到了提高、对光的反射率得到了降低，提高了绒面晶体硅的性能。

Description

一种晶体硅制绒前的清洗剂及清洗方法

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池技术领域，尤其涉及一种晶体硅制绒前的清洗剂及清洗方法。

背景技术

在能源和生态环境的双重危机的背景下，太阳能等可再生能源越来越受到人们的重视。太阳能既是一种一次能源，又是可再生能源，它资源丰富，既无需运输，又对环境无任何污染，是清洁能源，为人类创造了一种新的生活形态，使社会进入了一个节约能源少污染的时代。在对太阳能的利用方面，太阳能电池的研究开发工作得到了人们的高度重视，其中单晶硅太阳能电池由于其相对高的效率和低的成本而备受关注。

单晶硅太阳能电池制备过程中的重要环节之一就是单晶硅制绒，通过对单晶硅的表面制绒，在硅片表面会形成类似金字塔型的绒面结构，这种绒面结构可以有效地降低硅片表面对入射光的反射率，减少入射光的反射，提高太阳能电池对入射光的吸收，从而可以大大提高电池的转换效率。目前已有的单晶硅制绒方法有：化学腐蚀法、反应离子刻蚀法、光刻法和机械刻槽法等，其中化学腐蚀法因成本低、生产率高且方法简单，一直在单晶硅太阳能电池产业上被广泛地应用。

在制绒前对硅片的清洗是太阳能电池生产中的第一道工序，其主要作用是驱除硅片表面的杂质损伤层和油脂、松香、蜡等有机污染，损伤层是在硅片切割过程中形成的表面（10μm左右）晶格畸变，具有较高的表面复合。传统的前处理工艺是将待处理的晶体硅在第一超声槽中超声，超声温度为65度，去除晶体硅表面油脂、松香、蜡等有机污染；然后再将晶体硅在第二超声槽超声时间3分钟，超声温度为50度；再将经过第二超声的晶体硅置于水槽中在常温下清洗3分钟；然后再将得到的晶体硅置于盛有质量浓度为5%的氢氧化钠的去损槽中清洗1分钟，清洗温度为80度，去除晶体硅表面的机械损伤层；最后将得到的晶体硅置于水槽中清洗1分钟，清洗温度为45度。然而，现有技术中这种传统的前处理工艺步骤繁琐，操作复杂，不利于效率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体硅制绒前的清洗剂及清洗方法，采用本发明提供的清洗剂和清洗方法对晶体硅制绒前进行清洗时，步骤少，操作简单，有利于效率的提高。

本发明提供了一种晶体硅制绒前的清洗剂，包括以下组分：

0.1wt%~5wt%的氢氧化钠；

1wt%~8wt%的过氧化氢；

余量为水。

优选的，包括0.5wt％~1wt%的氢氧化钠。

优选的，包括1.5wt%~5wt%的过氧化氢。

优选的，所述氢氧化钠的纯度大于等于98%。

优选的，所述过氧化氢为电子级。

本发明提供了一种晶体硅制绒前的清洗方法，包括以下步骤：

将晶体硅置于上述技术方案所述的清洗剂中，进行第一超声处理；

将所述进行第一超声处理后的晶体硅在上述技术方案所述的清洗剂中进行第二超声处理。

优选的，所述第一超声处理的温度为55℃~75℃；

所述第一超声处理的时间为120s~480s。

优选的，所述第二超声处理的温度为40℃~60℃；

所述第二超声处理的时间为90s~390s。

优选的，所述进行第二超声处理后还包括以下步骤：

将所述进行第二超声处理后的晶体硅进行水洗，完成对晶体硅的清洗。

优选的，所述水洗的时间为90s~420s。

本发明提供了一种晶体硅制绒前的清洗剂及清洗方法，该清洗剂包括以下组分：0.1wt%~5wt%的氢氧化钠；1wt%~8wt%的过氧化氢；余量为水。本发明将待处理的晶体硅置于上述清洗剂中，依次进行第一超声处理和第二超声处理，完成对晶体硅的清洗。本发明提供的清洗方法仅经过两次超声处理即可实现对晶体硅制绒前的清洗，步骤少，操作简单，过程易于控制，有利于效率的提高。

采用本发明提供的清洗剂对晶体硅进行清洗时，氢氧化钠驱除了晶体硅表面的机械损伤层；过氧化氢具有较强的氧化性，能够把有机物、无机物等杂质氧化成高价离子和氧化物而清除，因此，本发明提供的清洗剂能够较彻底的实现对晶体硅的清洗，有利于后续制绒工序的进行；而且，本发明提供的清洗剂不会产生含氮的污染物，从而不会对环境造成污染；本发明提供的清洗剂成本较低，降低了晶体硅太阳能电池的生产成本。实验结果表明，采用本发明提供的清洗剂和清洗方法对晶体硅进行清洗后制绒，得到的绒面晶体硅的合格率得到了提高、对光的反射率得到了降低，提高了绒面晶体硅的性能。

具体实施方式

本发明提供了一种晶体硅制绒前的清洗剂，包括以下组分：

0.1wt%~5wt%的氢氧化钠；

1wt%~8wt%的过氧化氢；

余量为水。

本发明提供一种晶体硅制绒前的清洗剂，采用本发明提供的清洗剂对晶体硅进行制绒前的清洗时，步骤少，操作简单，易于控制，有利于效率的提高。而且，采用本发明提供的清洗剂对晶体硅清洗后进行制绒，得到的绒面晶体硅的合格率较高，反射率较小，提高了绒面晶体硅的性能。

本发明提供的晶体硅制绒前的清洗剂包括0.1wt%~5wt%的氢氧化钠，优选为0.5wt%~1wt%。在本发明中，氢氧化钠能够清洗掉晶体硅表面的机械损伤，有利于后续步骤中制绒的进行，而且得到的绒面结构大小适中，在保证低的反射率的前提下，有利于印刷电极烧结时形成良好的接触。本发明对所述氢氧化钠没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的氢氧化钠即可，在本发明中，所述氢氧化钠优选为分析纯的氢氧化钠，即纯度大于等于98%的氢氧化钠。

本发明提供的晶体硅制绒前的清洗剂包括1wt%~8wt%的过氧化氢，优选为1.5wt%~5wt%。过氧化氢具有很强的氧化性，在本发明中，过氧化氢可以把有机物、无机物等杂质氧化成高价离子和氧化物而清除，而且能够较彻底地清除完全。采用本发明提供的清洗剂对晶体硅进行制绒前的清洗，有利于后续步骤中制绒的进行，而且得到的绒面结构大小适中，在保证低的反射率的前提下，有利于印刷电极烧结时形成良好的接触。本发明对所述过氧化氢没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的过氧化氢即可，在本发明中，所述过氧化氢优选为电子级；所述过氧化氢优选为过氧化氢水溶液，即双氧水，采用本领域技术人员熟知的双氧水即可，在本发明中，所述双氧水的质量浓度优选为25%~35％，更优选为30%~32%；所述双氧水的体积能够使上述质量浓度的双氧水在清洗剂中过氧化氢的质量浓度为1wt%~8wt%即可。

本发明提供的晶体硅制绒前的清洗剂的余量为水，将上述技术方案所述的氢氧化钠和过氧化氢混合均匀，实现对晶体硅的清洗。本发明对所述水没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水即可，在本发明中，所述水优选为纯水。

采用本发明提供的清洗剂对晶体硅进行制绒前的清洗时，能够较彻底的除去晶体硅表面的机械损伤和有机污染等，有利于后续制绒工艺的进行，而且得到的绒面晶体硅的合格率得到了提高，对光的反射率得到了降低，提高了绒面晶体硅的性能。而且，本发明提供的清洗剂不会产生含氮污染物，环保。

本发明提供了一种晶体硅制绒前的清洗方法，包括以下步骤：

将晶体硅置于上述技术方案所述的清洗剂中，进行第一超声处理；

将所述进行第一超声处理后的晶体硅在上述技术方案所述的清洗剂中进行第二超声处理。

本发明首先将待处理的晶体硅置于上述技术方案所述的清洗剂中进行第一超声处理。本发明对所述超声的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声的技术方案即可，在本发明中，优选将上述技术方案所述的清洗剂置于第一超声槽中，将待处理的晶体硅置于盛有清洗剂的第一超声槽中进行第一超声处理；所述第一超声处理的温度优选为55℃~75℃，更优选为60℃~70℃；所述第一超声处理的时间优选为120s~480s，更优选为150s~120s。

完成对晶体硅的第一超声处理后，本发明将所述进行第一超声处理后的晶体硅在上述技术方案所述的清洗剂中进行第二超声处理，完成对所述晶体硅的清洗。本发明对所述超声的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声的技术方案即可，在本发明中，优选将上述技术方案所述的清洗剂置于第二超声槽中，将所述进行第一超声处理后的晶体硅置于盛有清洗剂的第二超声槽中进行第二超声处理，完成对晶体硅的处理；所述第二超声处理的温度优选为40℃~60℃，更优选为45℃~55℃；所述第二超声处理的时间优选为90s~390s，更优选为120s~360s。

完成所述第二超声处理后，本发明为了清洗掉晶体硅表面的清洗剂，优选在第二超声处理结束后，将所述进行第二超声处理后的晶体硅进行水洗，清除掉表面的清洗剂，以便后续制绒工艺的进行。本发明对所述水洗的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水洗的技术方案即可，在本发明中，所述水洗的温度优选为常温；所述水洗的时间优选为120s~240s，更优选为150s~210s。

本发明提供的清洗方法将待处理的晶体硅依次进行第一超声处理和第二超声处理，即可完成对其表面的清洗，清除掉晶体硅表面的机械损伤和有机物污染等。本发明提供的方法步骤少，操作简单，有利于工作效率的提高，节省了成本。

为了适应工业化的连续生产，本发明在上述清洗过程中向清洗剂中连续加入氢氧化钠和过氧化氢，所述氢氧化钠每次的加入量优选为（55~70）g/L，更优选为（60~65）g/L；所述过氧化氢为上述技术方案所述的过氧化氢，优选为双氧水，所述双氧水为上述技术方案所述质量浓度的双氧水，所述双氧水每次加入的体积与清洗剂的体积比优选为（0.5~5）:1，更优选为（1~2）:1；所述加入氢氧化钠和双氧水的时间间隔优选为1小时；并且优选每12小时更换清洗剂。

为了考察本发明提供的清洗剂及清洗方法对晶体硅制绒的影响，本发明将采用本发明提供的清洗剂和清洗方法清洗完成的晶体硅进行制绒，并检测得到的绒面晶体硅的性能，如合格率和反射率等。本发明对制绒的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的晶体硅制绒的技术方案即可。检测结果表明，采用本发明提供的清洗剂和清洗方法对晶体硅进行清洗后，有利于制绒的进行，而且得到的绒面晶体硅的合格率得到了提高，对光的反射率得到了降低，提高了绒面晶体硅的性能。

本发明提供了一种晶体硅制绒前的清洗剂及清洗方法，该清洗剂包括以下组分：0.1wt%~5wt%的氢氧化钠；1wt%~8wt%的过氧化氢；余量为水。本发明将待处理的晶体硅置于上述清洗剂中，依次进行第一超声处理和第二超声处理，完成对晶体硅的清洗。本发明提供的清洗方法仅经过两次超声处理即可实现对晶体硅制绒前的清洗，步骤少，操作简单，有利于工作效率的提高。

采用本发明提供的清洗剂对晶体硅进行清洗时，氢氧化钠驱除了晶体硅表面的机械损伤层；过氧化氢具有较强的氧化性，能够把有机物、无机物等杂质氧化成高价离子和氧化物而清除，因此，本发明提供的清洗剂能够较彻底的实现对晶体硅的清洗，有利于后续制绒工序的进行，得到的绒面晶体硅具有较好的性能；而且，本发明提供的清洗剂不会产生含氮的污染物，从而不会对环境造成污染；本发明提供的清洗剂成本较低，降低了晶体硅太阳能电池的生产成本。实验结果表明，采用本发明提供的清洗剂和清洗方法对晶体硅进行清洗后制绒，得到的绒面晶体硅的合格率得到了提高、对光的反射率得到了降低，提高了绒面晶体硅的性能。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的晶体硅制绒前的清洗剂和清洗方法进行详细描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

以下实施例中的氢氧化钠为分析纯，双氧化为电子级；以下比较例中的氨水为电子级。

实施例1

将500g氢氧化钠、8L质量浓度为30%的双氧水和150L的纯水混合，混合均匀后得到清洗剂。

实施例2

将160g氢氧化钠、10L质量浓度为30%的双氧水和150L纯水混合，混合均匀后得到清洗剂。

实施例3

将800g氢氧化钠、8L质量浓度为30.5%的双氧水和150L纯水混合，混合均匀后得到清洗剂。

实施例4

将960g氢氧化钠、12.8L质量浓度为32%的双氧水和150L纯水混合，混合均匀后得到清洗剂。

实施例5

将1280g氢氧化钠、9L质量浓度为31%的双氧水和150L纯水混合，混合均匀后得到清洗剂。

实施例6

将1600g氢氧化钠、12.8L质量浓度为32%的双氧水和150L纯水混合，混合均匀后得到清洗剂。

实施例7

将4800g氢氧化钠、15L质量浓度为31%的双氧水和150L纯水混合，混合均匀后得到清洗剂。

实施例8

将8000g氢氧化钠、20L质量浓度为32%的双氧水和150L纯水混合，混合均匀后得到清洗剂。

实施例9~10

选择同批次的晶体硅片100片，分别将其置于盛有实施例1~2制备的清洗剂的第一超声槽中，在65℃下超声4分钟；然后将得到的晶体硅分别置于盛有实施例1~2制备的清洗剂的第二超声槽中，在50℃下超声3分钟；最后在常温下，将得到的晶体硅置于水槽中清洗3分钟，得到清洗后的晶体硅。

本发明将得到的清洗后的晶体硅进行制绒，并检测了得到的绒面晶体硅的合格率及性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例9~13和比较例的实验结果。

比较例1

分别选择与实施例9~10同批次的晶体硅片100片，分别将其置于第一超声槽中，在65℃下超声3分钟；然后将得到的晶体硅置于第二超声槽中，在50℃下超声3分钟；再将得到的晶体硅置于第一水槽中，在常温下超声3分钟；然后再将得到的晶体硅置于盛有质量浓度为5%的氢氧化钠的去损槽中，在80℃下清洗1分钟；最后将得到的晶体硅置于水槽中，在45℃下清洗1分钟，得到清洗后的晶体硅。

本发明将得到的清洗后的晶体硅进行制绒，并检测了得到的绒面晶体硅的合格率及性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例9~13和比较例的实验结果。

比较例2

分别选择与实施例9~10同批次的晶体硅片100片，分别将其置于第一超声槽中，在65℃下超声3分钟；然后将得到的晶体硅置于第二超声槽中，在50℃下超声3分钟；再将得到的晶体硅置于第一水槽中，在常温下超声3分钟；然后再将得到的晶体硅置于盛有质量浓度为6%的氢氧化钠的去损槽中，在80℃下清洗1分钟；最后将得到的晶体硅置于水槽中，在45℃下清洗1分钟，得到清洗后的晶体硅。

本发明将得到的清洗后的晶体硅进行制绒，并检测了得到的绒面晶体硅的合格率及性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例9~13和比较例的实验结果。

实施例11~12

选择同批次的晶体硅片150片，分别将其置于盛有实施例3~4制备的清洗剂的第一超声槽中，在60℃下超声5分钟；然后将得到的晶体硅分别置于盛有实施例3~4制备的清洗剂的第二超声槽中，在45℃下超声4分钟；最后在常温下，将得到的晶体硅置于水槽中清洗4分钟，得到清洗后的晶体硅。

本发明将得到的清洗后的晶体硅进行制绒，并检测了得到的绒面晶体硅的合格率及性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例9~13和比较例的实验结果。

比较例3

分别选择与实施例11~12同批次的晶体硅片150片，分别将其置于第一超声槽中，在65℃下超声3分钟；然后将得到的晶体硅置于第二超声槽中，在50℃下超声3分钟；再将得到的晶体硅置于第一水槽中，在常温下超声3分钟；然后再将得到的晶体硅置于盛有质量浓度为5%的氢氧化钠的去损槽中，在80℃下清洗1分钟；最后将得到的晶体硅置于水槽中，在45℃下清洗1分钟，得到清洗后的晶体硅。

本发明将得到的清洗后的晶体硅进行制绒，并检测了得到的绒面晶体硅的合格率及性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例9~13和比较例的实验结果。

比较例4

分别选择与实施例11~12同批次的晶体硅片100片，分别将其置于第一超声槽中，在65℃下超声3分钟；然后将得到的晶体硅置于第二超声槽中，在50℃下超声3分钟；再将得到的晶体硅置于第一水槽中，在常温下超声3分钟；然后再将得到的晶体硅置于盛有质量浓度为8%的氢氧化钠的去损槽中，在80℃下清洗1分钟；最后将得到的晶体硅置于水槽中，在45℃下清洗1分钟，得到清洗后的晶体硅。

本发明将得到的清洗后的晶体硅进行制绒，并检测了得到的绒面晶体硅的合格率及性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例9~13和比较例的实验结果。

实施例13

选择同批次的晶体硅片200片，分别将其置于盛有实施例5制备的清洗剂的第一超声槽中，在70℃下超声3分钟；然后将得到的晶体硅分别置于盛有实施例5制备的清洗剂的第二超声槽中，在55℃下超声2分钟；最后在常温下，将得到的晶体硅置于水槽中清洗2分钟，得到清洗后的晶体硅。

本发明将得到的清洗后的晶体硅进行制绒，并检测了得到的绒面晶体硅的合格率及性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例9~13和比较例的实验结果。

比较例5

分别选择与实施例13同批次的晶体硅片200片，分别将其置于第一超声槽中，在65℃下超声3分钟；然后将得到的晶体硅置于第二超声槽中，在50℃下超声3分钟；再将得到的晶体硅置于第一水槽中，在常温下超声3分钟；然后再将得到的晶体硅置于盛有质量浓度为5%的氢氧化钠的去损槽中，在80℃下清洗1分钟；最后将得到的晶体硅置于水槽中，在45℃下清洗1分钟，得到清洗后的晶体硅。

本发明将得到的清洗后的晶体硅进行制绒，并检测了得到的绒面晶体硅的合格率及性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例9~13和比较例的实验结果。

表1本发明实施例9~13和比较例的实验结果

由表1可以看出，采用本发明提供的清洗剂和本发明提供的清洗方法对晶体硅片进行制绒前的清洗，步骤少，工艺简单，而且得到的晶体硅片更有利于制绒工艺的进行，得到的绒面晶体硅的合格率较高，且反射率降低。

由以上实施例可知，本发明提供了一种晶体硅制绒前的清洗剂，包括以下组分：0.1wt%~5wt%的氢氧化钠；1wt%~8wt%的过氧化氢；余量为水。本发明将待处理的晶体硅置于上述清洗剂中，依次进行第一超声处理和第二超声处理，完成对晶体硅的清洗。本发明提供的清洗方法仅经过两次超声处理即可实现对晶体硅制绒前的清洗，步骤少，操作简单，有利于工作效率的提高。

采用本发明提供的清洗剂对晶体硅进行清洗时，氢氧化钠驱除了晶体硅表面的机械损伤层；过氧化氢具有较强的氧化性，能够把有机物、无机物等杂质氧化成高价离子和氧化物而清除，因此，本发明提供的清洗剂能够较彻底的实现对晶体硅的清洗，有利于后续制绒工序的进行，得到的绒面晶体硅具有较好的性能；而且，本发明提供的清洗剂不会产生含氮的污染物，从而不会对环境造成污染；本发明提供的清洗剂成本较低，清洗方法简单，降低了晶体硅太阳能电池的生产成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶体硅制绒前的清洗剂，包括以下组分：

0.1wt%~5wt%的氢氧化钠；

1wt%~8wt%的过氧化氢；

余量为水。

2.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，包括0.5wt%~1wt%的氢氧化钠。

3.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，包括1.5wt%~5wt%的过氧化氢。

4.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，所述氢氧化钠的纯度大于等于98%。

5.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，所述过氧化氢为电子级。

6.一种晶体硅制绒前的清洗方法，包括以下步骤：

将晶体硅置于权利要求1~5任意一项所述的清洗剂中，进行第一超声处理；

将所述进行第一超声处理后的晶体硅在权利要求1~5任意一项所述的清洗剂中进行第二超声处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一超声处理的温度为55℃~75℃；

所述第一超声处理的时间为120s~480s。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二超声处理的温度为40℃~60℃；

所述第二超声处理的时间为90s~390s。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述进行第二超声处理后还包括以下步骤：

将所述进行第二超声处理后的晶体硅进行水洗，完成对晶体硅的清洗。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述水洗的时间为90s~420s。