CN103589538B

CN103589538B - 一种太阳能硅片的清洗液及其使用方法

Info

Publication number: CN103589538B
Application number: CN201310384324.5A
Authority: CN
Inventors: 胡江平
Original assignee: Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Current assignee: Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: CN103589538A

Abstract

本发明公开了一种太阳能硅片的清洗液及其使用方法，本发明所述清洗液由以下质量百分比计的组分混合组成：柠檬酸20-30%，氢氟酸0.1-1%，双氧水5%-20%，pH调节剂1%-2%，表面活性剂？10-25%，分散剂？2-5%，其余为纯水。本发明具有提高清洗效率，清洗效果佳等优点，运用该清洗液清洗方便，易于操作控制，且同时能有效的减少环境污染。同时，通过使用本发明的清洗液，能极大的降低制绒花片率。

Description

一种太阳能硅片的清洗液及其使用方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池生产技术领域，特别涉及一种太阳能硅片的清洗液及其使用方法。

背景技术

随着常规能源的日益枯竭，清洁方便的太阳能越来越受到人们的关注。在太阳能电池制造工艺中，硅片作为太阳能电池的核心部件，其各项性能参数直接影响太阳能电池的发电效率。

一般来说，用于制备太阳能电池的硅片是由硅棒切割而成。目前工业中通常使用线切割技术，高速运动的金属切割线在辅助液、粘合剂的辅助下将硅棒切割成厚度为 200微米左右的硅片。通常情况下，硅片表面会存在各种污染物，这些污染物一般来源于切割线与硅片磨损产生的金属颗粒、硅颗粒，切割过程中使用的辅助剂、粘合剂残留，以及搬运过程中的各种污染物沉淀等。在硅片储存、运输的过程中，由于污染物残留在硅片表面的时间过长，污染物发生氧化，氧化污染物强力吸附在硅片表面，通过目前的清洗方式无法清洗干净。这些污染物的存在将会影响后期的加工工艺，使制绒时硅片表面残留的化合物、金属污染物与酸碱残留过多，使硅片表面出现白斑，产生色差现象，降低太阳能电池的转换效率，影响成品率及产品质量。因此，硅片清洗工艺在太阳能电池制备工艺中至关重要。

现有清洗硅片通常使用化学腐蚀的方法，即通常采用强碱（例如 KOH、NaOH 等）溶液或者 HNO₃和 HF 的混合腐蚀硅片达到去除硅片沉淀杂质的目的。然而，强碱溶液容易造成抛光的效果不佳，且即便是稀释液，反应速率仍较快，腐蚀深度难以控制。另如果采用HNO₃和 HF 的混合腐蚀硅片的方法清洗污染物， HNO₃和 HF 的混合液会产生有毒的氮氧化物气体，加重太阳能电池片生产中的污染且对设备的密封性提出较高要求，提高了生产成本，且该清洗液的腐蚀存在一个反应激活和自催化的过程，反应速度先慢后快，不易控制。

CN 102477358 A的发明公开了一种硅片清洗剂，含有表面活性剂、助溶剂、金属络合物、悬浮剂、硅片腐蚀剂和水，所述的表面活性剂含有水溶性含氟非离子表面活性剂和醇醚类表面活性剂，所述水溶性含氟非离子表面活性剂和醇醚类表面活性剂的重量比为1∶10至1∶40。所述硅片腐蚀剂选自以下的一种或多种：氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠。该硅片清洗剂为碱性清洗剂，存在反应速率仍较快，腐蚀深度难以控制的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种太阳能硅片的清洗液，具有提高清洗效率，清洗效果佳等优点，运用该清洗液清洗方便，易于操作控制，且同时能有效的减少环境污染。同时，通过使用本发明的清洗液，能极大的降低制绒花片率。

本发明还提供了上述太阳能硅片的清洗液的使用方法，操作简便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种太阳能硅片的清洗液，所述清洗液由以下质量百分比计的组分混合组成：柠檬酸20-30%，氢氟酸0.1-1%，双氧水5%-20%，pH调节剂1%-2%，表面活性剂 10-25%，分散剂 2-5%，其余为纯水。

作为优选，所述表面活性剂为油酸三乙醇胺或异构醇聚氧乙烯醚。表面活性剂组合使用后效果反而会下降。

作为优选，所述分散剂选自偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种。

作为优选，所述pH调节剂选自乳酸、醋酸、柠檬酸钾中的一种或几种。

本发明采用酸性清洗剂，主要成分为柠檬酸，柠檬酸相对于硝酸而言无污染，对设备的腐蚀性较低，且通过柠檬酸与氢氟酸的配合，能够有效的清除硅片表面的氧化物，能极大的降低制绒花片率。

加入表面活性剂来清除硅片表面颗粒与硅片的吸附力来达到清洗硅片的目的。在本发明的清洗液中添加分散剂来去除切片过程中残留的油质。通过使用双氧水来控制清洗液对硅片的腐蚀。同时通过使用用pH调节剂调节 pH 值，使其控制 pH 在 2-5 之间，一是为了稳定双氧水，避免双氧水在反应中的大量分解，导致双氧水浓度下降，解决了在清洗中得不断添加双氧水的问题；二是为了控制反应速度，保证硅片在镀氮化硅减反射膜后的表面状况良好。

一种太阳能硅片的清洗液的使用方法，包括如下步骤：

（1）将由硅棒切割成的硅片放入纯水中进行超声波清洗5-10分钟；

（2）将步骤（1）超声清洗后的硅片，放入清洗液中超声清洗10-30分钟；

（3）将步骤（2）超声清洗后的硅片用纯水清洗干净。

上述方法操作简单，易于控制，清洗效果好。

作为优选，步骤（2）清洗液清洗时的温度控制在20-40℃。这一温度下清洗液发挥的清洗效果最佳。

本发明的有益效果是：

1、具有提高清洗效率，清洗效果佳等优点。

2、运用本发明的清洗液清洗方便，易于操作控制，且同时能有效的减少环境污染。

3、通过使用本发明的清洗液，能极大的降低制绒花片率。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1：

配方：

清洗液由以下质量百分比计的组分混合组成：柠檬酸20%，氢氟酸0.5%，双氧水5%（市售，工业双氧水，质量浓度30%），醋酸1%，油酸三乙醇胺 20%（市售），偏磷酸钠5%，其余为纯水。

使用方法：

（1）将由硅棒切割成的硅片放入纯水中进行超声波清洗5分钟；

（2）将步骤（1）超声清洗后的硅片，放入清洗液中超声清洗15分钟，清洗温度为30℃；

（3）将步骤（2）超声清洗后的硅片最后用纯水超声溢流清洗二道以上，每道 5 分钟时间即可。

实施例2：

配方：

清洗液由以下质量百分比计的组分混合组成：柠檬酸30%，氢氟酸0.1%，双氧水10%（市售，工业双氧水，质量浓度30%），乳酸0.5%，醋酸0.5%，异构醇聚氧乙烯醚 10%（市售），焦磷酸钠1%，偏磷酸钠1%，其余为纯水。

使用方法：

（1）将由硅棒切割成的硅片放入纯水中进行超声波清洗10分钟；

（2）将步骤（1）超声清洗后的硅片，放入清洗液中超声清洗10分钟，清洗温度为40℃；

实施例3：

配方：

清洗液由以下质量百分比计的组分混合组成：柠檬酸21%，氢氟酸1%，双氧水20%（市售，工业双氧水，质量浓度30%），柠檬酸钾2%，油酸三乙醇胺25%（市售），偏磷酸钠3%，其余为纯水。

使用方法：

（2）将步骤（1）超声清洗后的硅片，放入清洗液中超声清洗30分钟，清洗温度为20℃；

对比例1

本例与实施例1不同之处在于，清洗液配方中不添加油酸三乙醇胺。

对比例2

本例与实施例1不同之处在于，清洗液配方中不添加偏磷酸钠。

对比例3

本例与实施例1不同之处在于，清洗液配方中油酸三乙醇胺的使用比例为30%。

对比例4

本例与实施例1不同之处在于，清洗液配方：

清洗液由以下质量百分比计的组分混合组成：硝酸30%，氢氟酸1%，双氧水20%（市售，工业双氧水，质量浓度30%），其余为纯水。

对比例5

不使用清洗液清洗，仅仅通过多次纯水中超声清洗硅片。

上述方法清洗硅片各1万张后，其清洗效果如下表：

组别	制绒花片率	电磁片平均效率
			实施例1	0.21%	18.29%
实施例2	0.23%	18.27%
			实施例3	0.22%	18.28%
对比例1	0.34%	18.25%
			对比例2	0.58%	18.28%
对比例3	0.27%	18.33%
			对比例4	0.37%	18.30%
对比例5	1.07%	18.19%

本发明的清洗液同常规使用的HNO₃/HF清洗液（对比例4）及不使用清洗液做对比，从上表中可以明显看出，通过使用本发明的清洗液在很大程度上提高了制绒工序的合格率，同时电磁片的效率也未降低。总之，本发明的太阳能电池硅片清洗液，配方简单，清洗效果好，能有效的去除硅片表面的沾污，提高制绒质量与良品率，同时该清洗液污染少，易于处理，在一定程度上减少生产成本。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种太阳能硅片的清洗液，其特征在于：所述清洗液由以下质量百分比计的组分混合组成：柠檬酸20-30%，氢氟酸0.1-1%，双氧水5%-20%，pH调节剂1%-2%，表面活性剂 10-25%，分散剂 2-5%，其余为纯水；所述表面活性剂为油酸三乙醇胺或异构醇聚氧乙烯醚；所述分散剂选自偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或几种；所述pH调节剂选自乳酸、醋酸、柠檬酸钾中的一种或几种。

2.如权利要求1所述的太阳能硅片的清洗液的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

（3）将步骤（2）超声清洗后的硅片用纯水清洗干净。

3.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于：步骤（2）清洗液清洗时的温度控制在20-40℃。