CN105505643A - 一种硅片清洗剂及硅片清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅片清洗剂及硅片清洗方法，用于制作硅太阳能电池，属于太阳能电池生产技术领域。该清洗剂是包括有吐温系列和司盘系列混合配制的表面活性剂、有机清洁剂与去离子水的混合溶液。其中，有机清洗剂包括柠檬烯，异丙醇，乙二胺。清洗方法为将清洗剂各组分混合均匀后加入20～25倍去离子水稀释，在常温下将硅片放入清洗液中进行清洗。该方法特别适用于表面较脏硅片的清洗；使用该工艺代替粗抛与APM工艺，可有效降低氨水与双氧水的使用量，对硅片表面无腐蚀；对设备要求低，操控简单，可大大降低生产成本，符合如今“高效、绿色、环保”的生产理念。

Description

一种硅片清洗剂及硅片清洗方法
技术领域
本发明涉及一种硅片清洗剂及硅片清洗方法，用于制作硅太阳能电池，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中，硅片的一般生产加工流程为单晶生长→切断→外径滚磨→平边或V型槽处理→切片→倒角→研磨、腐蚀→抛光→清洗→检测→表面制绒及酸洗→扩散制结→去磷硅玻璃→等离子刻蚀及酸洗→镀减反射膜→丝网印刷→快速烧结等。上述清洗主要指的是抛光后的最终清洗，而在单晶硅片加工过程中很多步骤都需要清洗，一般在每道工序结束之前都有一次清洗过程来尽量消除本道工序的污染物。因为在单晶硅太阳能电池生产工艺中，经切片、研磨、倒角、抛光等多道工序加工成的硅片，其表面已吸附了各种杂质，如颗粒、金属粒子、硅粉粉尘及有机杂质，因此消除上述污染物的硅片表面清洗至关重要，且清洗的洁净程度直接影响着电池片的成品率和可靠率。
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，而它们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
本发明目的是提供一种硅片清洗剂及硅片清洗方法，该工艺不仅用于常规清洗，而且对于常规清洁剂很难洗干净的硅棒或者硅锭切片时AB胶的污染以及操作过程不规范造成的严重指纹污染等的清洗效果完全，同时具有良好的稳定性，在常温下可进行清洗，并且对硅片表面无腐蚀，节约原材料，降低成本。
本发明提出一种非离子型表面活性剂、强效环保的有机清洁剂与去离子水混合而成的新型单晶硅清洗剂。其中，有机清洁剂是以有极强的去污能力的柠檬烯为主的有机试剂。非离子型表面活性剂选择吐温系列和司盘系列的混合物，其中非离子型表面活性剂质量百分比为0.5％～3％；有机清洁剂包括柠檬烯，其质量百分比为10％～70％，异丙醇，其质量百分比为1％～20％，乙二胺，其质量百分比为0.5％～2％。其清洗原理为清洗剂与有机污染物质在水溶液中通过相似相溶原理，以及卷缩、增溶、乳化、粘附等作用机理，使得被洗基体与液固污垢间的润湿角大大减小，铺展系数增大，从而使污垢迅速脱离被洗基体表面，悬浮于清洗液中，通过漂洗而除去，
所述硅片清洗剂中，柠檬烯能够有效溶解包括AB胶，油污等多种硅片表面污染并且具有极易乳化的特点，同时因其绿色无污染可大大降低异丙醇的用量，很好的代替了有毒、污染大的有机试剂；非离子型表面活性剂的添加可使柠檬烯与水以任意比混合，表面活性剂的憎水基团在洗涤液中与污垢结合与包覆，亲水基团与水分子结合，通过乳化作用和润湿作用将污垢从硅片表面分离出来；异丙醇对表面活性剂有很好的溶解能力，可以防止表面活性剂的吸附残留问题；乙二胺可作为金属螯合剂，降低硅片表面金属离子浓度。
本发明提供一种硅片清洗方法，其特征在于按照上述质量百分比将非离子型表面活性剂、有机清洁剂与去离子水混合均匀后加入20～25倍去离子水稀释得到清洗液，在常温下将硅片放入清洗液中进行清洗。清洗工艺可分批连续进行，每批原始硅片常温清洗4～6分钟，每清洗15批次之后补加清洗液为原始太阳能电池硅片清洗液总质量的0.09％～0.13％，如此循环补液完成批量生产。
本发明相比现有技术的优点在于，对于硅片表面污染物使用以柠檬烯为主的有机清洁剂可达到良好的去污效果，特别适用于表面较脏硅片的清洗；同时使用该工艺代替粗抛与APM工艺，对硅片表面无腐蚀，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；使用本工艺常温即可清洗，操控简单，可大大降低生产成本，符合如今“高效、绿色、环保”的生产理念。
具体实施方式
实施例1：
(1)、配制硅片清洗液：
取5L玻璃烧杯，加入表面活性剂、有机清洁剂与去离子水配制本发明所述清洗剂；其中，吐温80的质量百分比为1.5％，司盘80的质量百分比为0.6％，柠檬烯的质量百分比为10％～30％，异丙醇的质量百分比为3％～10％，乙二胺的质量百分比为0.5％，加入去离子水至溶液4L，剧烈搅拌成乳状液后得到清洁剂。在预清洗槽中加入80L去离子水，加入配制清洗剂4L混合均匀得到清洗液。
(2)硅片表面清洗：
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，每清洗15批次之后对清洗液进行补液，补加清洗剂为原始硅片清洗液总质量的0.09％～0.13％，如此循环补液完成批量生产。
(3)硅片表面清洁结果：
通过观察，硅片表面胶及其他油脂残留均清洗干净，硅片表面无指纹印残留，外观合格，硅片减薄量显著降低。将清洗后硅片经过后续工艺步骤制备太阳能电池，电池外观与电性数据良好。
实施例2：
(1)配制硅片清洗液：
取5L玻璃烧杯，加入表面活性剂、有机清洁剂与去离子水配制本发明所述清洗剂；其中吐温20质量百分比为1.5％，司盘80质量百分比为0.8％，柠檬烯质量百分比为40％～60％，异丙醇质量百分比为10％～15％，乙二胺1％，加入去离子水至溶液4升，剧烈搅拌成乳状液后，形成清洁剂。预清洗槽中加入80L去离子水，加入配制清洗剂4L混合均匀得到清洗液。
(2)硅片表面清洗：
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，每清洗15批次之后对清洗液进行补液，补加清洗剂为原始硅片清洗液总质量的0.09％～0.13％，如此循环补液完成批量生产。
(3)硅片表面清洁结果：
通过观察，硅片表面胶及其他油脂残留均清洗干净，硅片表面无指纹印残留，外观合格，硅片减薄量显著降低。将清洗后硅片经过后续工艺步骤制备太阳能电池，电池外观与电性数据良好。
实施例3：
(1)配制硅片清洗液：
取5L玻璃烧杯，加入表面活性剂、有机清洁剂与去离子水配制本发明所述清洗剂；其中吐温20质量百分比为1.5％，司盘20质量百分比为1.5％，柠檬烯质量百分比为60％～70％，异丙醇质量百分比为15％～20％，乙二胺2％，加入去离子水至溶液4L，剧烈搅拌成乳状液后得到清洁剂。预清洗槽中加入80L去离子水，加入配制清洗剂4L混合均匀得到清洗液。
(2)硅片表面清洗：
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，每清洗15批次之后对清洗液进行补液，补加清洗剂为原始硅片清洗液总质量的0.09％～0.13％，如此循环补液完成批量生产。
(3)硅片表面清洁结果：
通过观察，硅片表面胶及其他油脂残留均清洗干净，硅片表面无指纹印残留，外观合格，硅片减薄量显著降低。将清洗后硅片经过后续工艺步骤制备太阳能电池，电池外观与电性数据良好。
上述实施例，其区别在于配比浓度与清洗剂稀释程度的不同，可根据不同单晶硅片污染程度进行配制。

Claims (8)

1.一种硅片清洗剂，其特征在于：该清洗剂是包括非离子型表面活性剂、有机清洁剂与去离子水的混合溶液；所述非离子型表面活性剂为吐温系列和司盘系列的混合物，所述有机清洗剂包括柠檬烯，异丙醇，乙二胺。
2.根据权利要求1所述的硅片清洗剂，其特征在于，所述非离子型表面活性剂的质量占总溶液的质量百分比为1％～3％。
3.根据权利要求1所述的硅片清洗剂，其特征在于，所述柠檬烯的质量占总溶液的质量百分比为10％～70％。
4.根据权利要求1所述的硅片清洗剂，其特征在于，所述异丙醇的质量占总溶液的质量百分比为1％～20％。
5.根据权利要求1所述的硅片清洗剂，其特征在于，所述乙二胺的质量占总溶液的质量百分比为0.5％～2％。
6.一种硅片清洗方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：按下述质量百分比将非离子型表面活性剂、有机清洁剂和去离子水混合均匀配制成硅片清洗剂；所述非离子型表面活性剂为吐温系列和司盘系列的混合物，质量占总溶液的质量百分比为0.5％～3％，所述有机清洁剂中柠檬烯的质量占总溶液的质量百分比为10％～70％，异丙醇的质量占总溶液的质量百分比为1％～20％，乙二胺的质量占总溶液的质量百分比为0.5％～2％。
步骤2：在步骤1中配制成的清洗剂中加入20～25倍体积的去离子水进行稀释，将其搅拌均匀得到清洗液。
步骤3：在常温下将硅片放入步骤2中稀释后的硅片清洗液中进行清洗。
7.如权利要求6所述的硅片清洗方法，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4～6分钟，每清洗15批次之后补加清洗剂，如此循环补液完成批量生产。
8.根据权利要求6所述硅片清洗方法，其特征在于，每清洗15批次之后补加清洗液质量为步骤2中稀释后硅片清洗液总质量的0.09％～0.13％。
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