CN105887206A - 单晶硅线切割碎片清洗处理方法 - Google Patents

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Abstract

单晶硅线切割碎片清洗处理方法，涉及太阳能硅料洗料技术，依次进行以下步骤：a将碎片装入pp材质清洗花篮，放入HF浸泡；b清洗槽加入KOH，将装单晶硅线切割碎片的花篮放入碱溶液内用四氟棒搅拌清洗，然后用纯水漂洗；c用HCL、HF、纯水调配成混合液，将装单晶硅线切割碎片的花篮放入混合液搅拌清洗、漂洗；d加入纯水加热至40－50℃进行超声波清洗，之后而转入到清洗液中，烘干后将得到符合铸锭投炉标准的循环尾料。本发明的有益效果：是通过不同化学试剂的调配经过多次的清洗，把单晶硅线切割碎片在切割工序产生的切割废液残留、金属杂质去除彻底，提高单晶硅碎片的品质等级降低铸锭生产成本，使碎片硅料可投炉量增加起到降本增效的目的。

Description

单晶硅线切割碎片清洗处理方法
技术领域
本发明涉及太阳能单、多晶硅片制造技术领域，尤其涉及到单晶硅线切割碎片洗料技术。
背景技术
随着多晶硅铸锭原材料原生多晶价格持续下滑，线切割碎片等废料处理成本偏高；目前市场上一般为HF+HNO3混合液酸洗处理或传统碱洗处理，酸洗处理处理成本较高，生产处理每公斤废料使用化学试剂成本在5元左右，环保压力大，传统碱洗处理虽然成本较低，但是硅片损耗不易控制。随着金刚线切割工艺在单晶领域的推广，单晶市场势必出现回暖；因此，针对金刚线在切割过程中损伤层的特点，研究专项清洗技术十分必要；根据KOH对单晶硅的异性腐蚀机理，结合碎硅片的表面损伤层、粘覆脏污情况，经过试剂配比试验研发出此清洗处理方法本发明处理每公斤碎料使用化学试剂成本为2.2元；按照原酸洗处理工艺处理每公斤硅料酸性废水中和处理需要碱类化学试剂1.5元，KOH废水处理比HF+HNO3混合液节省了酸性废水pH值中和成本，且对环境污染小。研究需重点研究解决尽可能清洗处理干净与尽可能实现环保的两难问题。
本发明单晶硅线切割碎片清洗处理方法，通过工业级HF（浓度为40%）浸泡，计算与实验确定了碱洗液的浓度与温度标准值，用EL级HCL（浓度为38%）21升、EL级HF(浓度为42%)4升、纯水40升调配成混合液清洗液，解决了传统碱洗工艺损耗较大、品质不稳定等缺陷，超声波振荡清洗处理可以得到符合铸锭投炉使用标准的单晶碎片。
发明内容
本发明的目的是提供一种单晶硅线切割碎片清洗处理方法，它克服了现有的处理技术缺陷，处理成本即低又符合下道工序铸锭投炉使用。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
单晶硅线切割碎片清洗处理方法，其特征在于依次进行以下步骤：
a将分选好的单晶硅线切割碎片装入pp材质清洗花篮，每次装20㎏放入工业浓度为40%HF浸泡60分钟，去除硅片表面氧化层；
b清洗槽加入1.5千克浓度为90%KOH，用50升纯水溶解碱液浓度控制在2.5%±0.2，碱液温度控制在30－35℃，将装单晶硅线切割碎片的花篮放入碱溶液内用四氟棒搅拌清洗，时间控制在210秒－240秒之间，然后用纯水进行3级漂洗，去除表面附着物；
c用EL级浓度为38%HCL21升、EL级浓度为42%HF4升、纯水40升调配成混合液，将装单晶硅线切割碎片的花篮放入混合液搅拌清洗30分钟，然后用纯水漂洗，去除硅片表面氧化层、金属离子；
d放入超生波清洗槽内，加入纯水加热至40－50℃进行超声波清洗，之后而转入到清洗液中，去除硅片碎料表面及微小附着物、酸液残留，烘干后将得到符合铸锭投炉标准的循环尾料。
以上所述纯水是指去离子纯水，电阻率为10兆欧姆·厘米到18兆欧姆·厘米。
如果需要增加硅表面腐蚀层，可以适当增加KOH溶液的浓度或者反应时间，上述的比例配方是处理此类硅料最合适的比例。
本发明的有益效果是：本发明的技术方案调整了对硅片表面腐蚀方法，降低了HF的用量，减轻了废水处理及环境污染强度；通过不同化学试剂的调配经过多次的清洗，把单晶硅线切割碎片表面的氧化层、脏污、金属杂质去除彻底，提高单晶线切割碎片的品质等级，降低铸锭生产成本，目前原生硅每公斤价格在120元以上，碎硅片每公斤成本在80元左右，如果铸锭每炉投40公斤就能够节省1600元，使碎片料可投炉量增加，起到降本增效的目的。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
实施例：
单晶硅线切割碎片清洗处理方法，依次进行以下步骤：
第一步：将分选好的单晶硅线切割碎片装入pp浸泡花篮，每次装20㎏放入工业级HF（浓度为40%）浸泡60分钟，去除硅片表面氧化层；化学反应方程式一： SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O
第二步：清洗槽加入1.5千克KOH（浓度为90%），用50升纯水溶解碱液浓度控制在2.5%±0.2，碱液温度控制在30－35℃，将装单晶硅线切割碎片的花篮放入碱液内用四氟棒搅拌清洗，时间控制在210秒-240秒之间，然后用纯水进行3级漂洗（即三次纯水漂洗），去除表面附着物；
化学反应方程式二：Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2↑
第三步：用电子级HCL（浓度为38%）21升、电子级HF(浓度为42%)4升、纯水40升调配成混合液，将装单晶硅线切割碎片的花篮放入混合液搅拌清洗30分钟，然后用纯水漂洗，去除硅片表面氧化层、金属离子；
化学反应方程式三：K2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2KCl
化学反应方程式四：4HF+H2SiO3==SiF4(气体)+3H2O
第四步：放入超生波清洗槽内，加入纯水加热至40－50℃进行超声波清洗，超声清洗利用25－28KHz高频电能通过换能器转换成高频机械振荡（此机械是箱体式箱体底部是换能器，在箱体内注入纯水高频机械振荡以水为介质产生微小气泡，这些气泡在超生波纵向传播中在负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合，也就是所谓的空化现象）而转入到清洗液中，去除硅片碎料表面及微小附着物、酸液残留，烘干后将得到符合铸锭投炉标准的循环尾料。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.单晶硅线切割碎片清洗处理方法，其特征在于依次进行以下步骤：
a将分选好的单晶硅线切割碎片装入pp材质清洗花篮，每次装20㎏放入工业浓度为40%HF浸泡60分钟，去除硅片表面氧化层；
b清洗槽加入1.5千克浓度为90%KOH，用50升纯水溶解碱液浓度控制在2.5%±0.2，碱液温度控制在30－35℃，将装单晶硅线切割碎片的花篮放入碱溶液内用四氟棒搅拌清洗，时间控制在210秒－240秒之间，然后用纯水进行3级漂洗，去除表面附着物；
c用EL级浓度为38%HCL21升、EL级浓度为42%HF4升、纯水40升调配成混合液，将装单晶硅线切割碎片的花篮放入混合液搅拌清洗30分钟，然后用纯水漂洗，去除硅片表面氧化层、金属离子；
d放入超生波清洗槽内，加入纯水加热至40－50℃进行超声波清洗，之后而转入到清洗液中，去除硅片碎料表面及微小附着物、酸液残留，烘干后将得到符合铸锭投炉标准的循环尾料。
2.根据权利要求1所述的单晶硅线切割碎片清洗处理方法，其特征在于：所述纯水是指去离子纯水，电阻率为10兆欧姆·厘米到18兆欧姆·厘米。
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