CN102952650A - 一种太阳能电池硅片清洗剂及其清洗工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池硅片清洗剂及清洗工艺,属于太阳能电池生产技术领域,由以下组分组成:0.5%-3%的表面活性剂、2.1%-13%的无机盐、1%-5%的有机盐,余量为去离子水;清洗工艺包括(1)按重量百分比将表面活性剂、无机盐、有机盐和去离子水混合配制成太阳能电池硅片清洗剂;(2)在步骤(1)中配制成的清洗剂中加入20~25倍体积的去离子水,搅匀后得太阳能电池硅片清洗液;(3)在常温下,将硅片放入步骤(2)中配制成的太阳能电池硅片清洗液中进行清洗。本发明对于硅片表面污染物采用相似相溶原理,达到良好的去污效果,对硅片表面无腐蚀,提高晶硅太阳能电池的质量,提高成品率,从而降低电池片生产的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池硅片清洗剂及清洗工艺,应用于太阳能电池生产过程,属于太阳能电池生产技术领域。
背景技术
在单晶硅太阳能电池生产工艺中,单晶硅在切片、清洗等制作过程中硅片表面会产生损伤层、碱、盐、有机污染、金属杂质与灰尘等。其中对于损伤层与金属杂质可在制绒与后续酸洗过程中有效去除,而对于灰尘与有机污染等在制绒反应中很难去除,而且会阻碍硅片表面的晶向腐蚀,引起明显色差,增高反射率,降低制绒质量与影响硅片整体的制绒效果。目前表面预清洗工艺一般采用粗抛与APM清洗工艺,同时借助物理超声波清洗方法。粗抛使用较高浓度氢氧化钠溶液与硅片发生反应,虽然可去除表面损伤层,在一定程度上去除表面污染物,但粗抛之后硅片表面溶液残留较多碱,同时减薄量很大,不易控制,对后续工艺产生较大影响。而APM清洗工艺,使用氨水与双氧水进行清洗,通过氧化与微刻蚀去除轻微有机物,表面颗粒与部分金属污染物,氨水容易挥发,双氧水容易分解,需要不断补加,工艺稳定性差,清洗效果不完全。
发明内容
为解决现有技术的上述不足,本发明提供了一种太阳能电池硅片清洗剂及其清洗工艺,清洗剂无挥发,无刺激性气味,对设备要求低,有效降低氨水与双氧水的使用量,清洗工艺操控简单,可大大降低生产成本。
为达到上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种太阳能电池硅片清洗剂,由表面活性剂、无机盐、有机盐和去离子水组成。
所述的太阳能电池硅片清洗剂,按重量百分比,由以下组分组成:
表面活性剂 0.5%-3%
无机盐 2.1%-13%
有机盐 1%-5%
余量为去离子水。
所述的表面活性剂为曲拉通X-100、油酸三乙醇胺、异构醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种混合物。
所述的无机盐为碳酸钠、硫酸钠和硅酸钠的混合物。
按在所述清洗剂中的重量百分比计,所述的无机盐为碳酸钠1%~5%、硫酸钠1%~5%和硅酸钠0.1~3%的混合物。
所述的有机盐为乙酸钠。
一种太阳能电池硅片清洗工艺,包括以下步骤:
(1)、按重量百分比将表面活性剂、无机盐、有机盐和去离子水混合配制成太阳能电池硅片清洗剂;
(2)、在步骤(1)中配制成的清洗剂中加入20~25倍体积的去离子水,搅匀后得太阳能电池硅片清洗液;
(3)、在常温下,将硅片放入步骤(2)中配制成的太阳能电池硅片清洗液中进行清洗。
所述的步骤(3)中的清洗分批连续进行,每批硅片清洗2~10分钟,每清洗20批次之后补加清洗剂,如此循环补液完成批量生产。
所述补加的清洗剂为权利要求7所述步骤(2)中的太阳能电池硅片清洗液总质量的0.01%~1%。
本发明的有益效果如下:
1、本发明的太阳能电池硅片清洗剂,对于硅片表面污染物采用相似相溶原理,以及卷缩、增溶、乳化、粘附等作用机理以达到良好的去污效果,对硅片表面无腐蚀;
2、本发明的太阳能电池硅片清洗工艺可在常温下清洗,操作简单,同时代替粗抛与APM工艺,溶液无挥发,无刺激性气味,对设备要求低,有效降低氨水与双氧水的使用量,不但能在硅片制绒前对硅片进行清洗,而且在制绒后、扩散后也均可以达到同样的清洗效果,从而可有效提高晶硅太阳能电池的质量,提高成品率,从而降低电池片生产的成本,符合如今“高效、绿色、环保”的生产理念;
3、本发明在预清洗过程中,表面活性剂的憎水基团在洗涤液中与污垢结合与包覆,亲水基团随水流,通过乳化作用和润湿作用将污垢从硅片表面分离出来。同时水解时产生了具有胶束结构的硅酸,对固体污垢的粒子有悬浮和分散能力,对油污有乳化作用,乙酸钠、碳酸钠与硫酸钠增加清洗液去污能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
1、配制太阳能电池硅片清洗液:
取5L玻璃烧杯,加入4L去离子水,再加入0.025g油酸三乙醇胺、0.059g异构醇聚氧乙烯醚,0.072g乙酸钠、0.056g碳酸钠、0.064g硫酸钠和0.28g硅酸钠,搅拌均匀,配制成清洗剂;在预清洗槽中加入80L去离子水,加入上述配制成的清洗剂4L即得清洗液。
2、太阳能电池硅片表面清洗:
在常温下将硅片以400pcs为一个批次加入清洗液中清洗3min,之后放入去离子水中进行漂洗,后对清洗液进行补液,每清洗20批次之后补加清洗剂72ml,如此循环补液完成批量生产。
实施例2
1、配制太阳能电池硅片清洗液:
取10L玻璃烧杯,加入5L去离子水,再加入0.04g油酸三乙醇胺、0.01g十二烷基硫酸钠、0.1g乙酸钠、0.092g碳酸钠、0.095g硫酸钠和0.07g硅酸钠,搅拌均匀,配制成清洗剂;在预清洗槽中加入100L去离子水,加入上述配制成的清洗剂5L即得清洗液。
2、太阳能电池硅片表面清洗:
在常温下将硅片以400pcs为一个批次加入清洗液中清洗4min,之后放入去离子水中进行漂洗,后对清洗液进行补液,每清洗20批次之后补加清洗剂100ml,如此循环补液完成批量生产。
实施例3
1、配制太阳能电池硅片清洗液:
取10L玻璃烧杯,加入6L去离子水,再加入0.03g曲拉通X-100、0.24g乙酸钠、0.27g碳酸钠、0.18g硫酸钠和0.15g硅酸钠,搅拌均匀,配制成清洗剂;在预清洗槽中加入150L去离子水,加入上述配制成的清洗剂6L即得清洗液。
2、太阳能电池硅片表面清洗:
在常温下将硅片以400pcs为一个批次加入清洗液中清洗6min,之后放入去离子水中进行漂洗,后对清洗液进行补液,每清洗20批次之后补加清洗剂105ml,如此循环补液完成批量生产。
实施例4
1、配制太阳能电池硅片清洗液:
取10L玻璃烧杯,加入7L去离子水,再加入0.1g十二烷基硫酸钠、0.096g十二烷基苯磺酸钠、0.252g乙酸钠、0.266g碳酸钠、0.35g硫酸钠和0.07g硅酸钠,搅拌均匀,配制成清洗剂;在预清洗槽中加入175L去离子水,加入上述配制成的清洗剂7L即得清洗液。
2、太阳能电池硅片表面清洗:
在常温下将硅片以400pcs为一个批次加入清洗液中清洗5min,之后放入去离子水中进行漂洗,后对清洗液进行补液,每清洗20批次之后补加清洗剂140ml,如此循环补液完成批量生产。
上述实施例1-4,其区别在于配比浓度与清洗剂稀释程度的不同,可根据硅片不同污染程度进行配制。
本发明清洗剂对硅片清洗效果如下:
清洗样本数/万片 | 制绒花片率 | |
本发明清洗工艺 | 2.5 | 1.03% |
传统粗抛工艺 | 2.5 | 2.48% |
传统APM工艺 | 2.5 | 1.43% |
从以上清洗对比数据可知,对于原始硅片表面污染比较严重硅片,采用本清洗工艺,一般花片比例控制在1%左右,有效去除有机物杂质。采用传统粗抛工艺,一般花片比例为2-3%,同时有机物杂质只能去除部分,而采用APM工艺,效果相对较好,但工艺成本增加,从生产角度而言,不利于节约成本。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思,而非对本发明权利保护的限定,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种太阳能电池硅片清洗剂,其特征在于:由表面活性剂、无机盐、有机盐和去离子水组成。
2.如权利要求1所述的太阳能电池硅片清洗剂,其特征在于按重量百分比,由以下组分组成:
表面活性剂 0.5%-3%
无机盐 2.1%-13%
有机盐 1%-5%
余量为去离子水。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池硅片清洗剂,其特征在于:所述的表面活性剂为曲拉通X-100、油酸三乙醇胺、异构醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种混合物。
4.如权利要求1或2所述的太阳能电池硅片清洗剂,其特征在于:所述的无机盐为碳酸钠、硫酸钠和硅酸钠的混合物。
5.如权利要求4所述的太阳能电池硅片清洗剂,其特征在于按在所述清洗剂中的重量百分比计,所述的无机盐为碳酸钠1%~5%、硫酸钠1%~5%和硅酸钠0.1~3%的混合物。
6.如权利要求1或2所述的太阳能电池硅片清洗剂,其特征在于:所述的有机盐为乙酸钠。
7.一种太阳能电池硅片清洗工艺,其特征在于包括以下步骤:
(1)、按重量百分比将表面活性剂、无机盐、有机盐和去离子水混合配制成太阳能电池硅片清洗剂;
(2)、在步骤(1)中配制成的清洗剂中加入20~25倍体积的去离子水,搅匀后得太阳能电池硅片清洗液;
(3)、在常温下,将硅片放入步骤(2)中配制成的太阳能电池硅片清洗液中进行清洗。
8.如权利要求7所述的太阳能电池硅片清洗工艺,其特征在于:所述的步骤(3)中的清洗分批连续进行,每批硅片清洗2~10分钟,每清洗20批次之后补加清洗剂,如此循环补液完成批量生产。
9.如权利要求8所述的太阳能电池硅片清洗工艺,其特征在于:所述补加的清洗剂为权利要求7所述步骤(2)中的太阳能电池硅片清洗液总质量的0.01%~1%。
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