CN102952650B - 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 (5)
1.一种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；
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；
所述的有机盐为乙酸钠。
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。
3.一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，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；
所述的有机盐为乙酸钠；
（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。
4.如权利要求3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。
5.如权利要求4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3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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