CN114317135A

CN114317135A - 一种太阳能硅片制绒后的清洗剂及其清洗工艺

Info

Publication number: CN114317135A
Application number: CN202111532366.XA
Authority: CN
Inventors: 周浩; 陈心浩; 吴家阳; 彭丽; 王涛; 韩军; 常帅锋
Original assignee: Jiaxing Xiaochen Photovoltaic Technology Co ltd
Current assignee: Jiaxing Xiaochen Photovoltaic Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2041-12-15
Also published as: CN114317135B

Abstract

本发明公开一种太阳能硅片制绒后的清洗剂及其清洗工艺，包括一定重量百分比的表面活性剂、螯合剂、溶剂、润湿剂、有机盐和去离子水，将表面活性剂、螯合剂、溶剂、润湿剂、有机盐和去离子水混合配制成太阳能电池片制绒后清洗剂，将碱加入去离子水中，配成浓度为0.002～0.06wt％碱溶液，并向其中加入0.005～0.5wt％双氧水，将太阳能电池片制绒后清洗剂将入碱液中配制成太阳能电池片制绒后清洗液，将硅片放入太阳能电池片制绒后清洗液清洗，清洗剂无挥发，无刺激性气味，清洗效果不弱于原来双氧水工艺，能有效降低双氧水的用量并有效去除硅片表面无机颗粒和有机污渍的吸附，极大地降低了化学品的成本以及使用过程的危险性。

Description

一种太阳能硅片制绒后的清洗剂及其清洗工艺

技术领域

本发明涉及太阳能电池片技术领域，具体涉及一种太阳能硅片制绒后的清洗剂及其清洗工艺。

背景技术

随着常规能源的日趋枯竭以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越受到各国政府的高度重视，开发和利用新能源已成为全球关注的焦点，太阳能由于其无污染、可再生、无地域性等优点备受人们青睐，太阳能光伏产业也得以迅速发展。

在太阳能电池制造工艺中，制绒工序是及其重要的一个环节，制绒工序主要包括：(1)预清洗：目的是为了去除原硅片表面的机械损伤层以及原硅片表面吸附的杂质；(2)制绒：单晶硅片在一定碱浓度溶液中被腐蚀时呈现各向异性，不同晶向上的腐蚀速率不同，从而形成金字塔结构，增加了光的折射次数，降低了反射率，增加对光的吸收率；(3)后清洗：制绒后的硅片通过双氧水的清洗，去除制绒槽残留的有机物等脏污。

在电池片制造过程中难免会引入有机物和无机物等杂质，这些杂质残留在硅片表面会形成复合中心，必然会对电池片的开路电压以及短路电流造成损失，最终导致太阳能电池片的效率降低。而在传统的电池片制造工艺过程中，均在制绒后使用双氧水进行清洗，此清洗工艺存在以下不足之处：(1)双氧水是强氧化性物质，使用过程存在危险性；(2)双氧水不稳定，使用过程中极易被消耗，因此此清洗工艺需消耗大量的双氧水，导致化学品成本高。

发明内容

针对现有清洗工艺的不足，本发明提供一种太阳能电池片制绒后清洗剂及其清洗工艺，清洗剂无挥发，无刺激性气味，清洗效果不弱于原来双氧水工艺，能有效降低双氧水的用量并有效去除硅片表面无机颗粒和有机污渍的吸附，极大地降低了化学品的成本以及使用过程的危险性。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种太阳能电池片制绒后清洗剂，包括表面活性剂、螯合剂、溶剂、润湿剂、有机盐和去离子水，主要由以下重量百分比组成：

优选的技术方案，所述表面活性剂为非离子型或阴离子型表面活性剂，所述非离子型表面活性剂为椰油酸二乙醇胺、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的一种或两种组成的组合物；所述的阴离子型表面活性剂为油酰氧基乙磺酸钠、硬脂酸甲酯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、烷基甘油醚磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酰胺烷醇硫酸钠中的一种或两种以上组成的组合物。

优选的技术方案，所述螯合剂为三聚磷酸钠、二乙烯三胺五羧酸盐、亚乙基二次氮基四乙酸、次氮基三乙酸、马来酸丙烯酸共聚物、二乙三胺五亚乙基膦酸、三乙四胺六亚乙基膦酸、以及六磷酸环己六醇酯中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的太阳能电池片制绒后清洗剂，其特征在于，所述溶剂为甲基戊酮醇、乙醇、醋酸、正丁醇、水的一种或任意多种。

优选的技术方案，所述润湿剂为蓖麻油酸丁酯硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、N-甲基-N-油酰氨基乙基磺酸钠、蓖麻酸丁酯硫酸三乙醇胺盐的一种或任意多种。

优选的技术方案，所述的有机盐为醋酸钠、碳酸钠、磷酸三钠中的任一种或任意多种。

一种太阳能电池片制绒后清洗工艺，包括以下步骤：

(1)按重量百分比将表面活性剂、螯合剂、溶剂、润湿剂、有机盐和去离子水混合配制成太阳能电池片制绒后清洗剂；

(2)称取一定质量的碱加入去离子水中，配成浓度为0.002～0.06wt％碱溶液，并向其中加入0.005～0.5wt％双氧水；

(3)量取步骤(1)中配制成的太阳能电池片制绒后清洗剂加入到步骤(2)配制好的碱溶液中，制绒后清洗剂与配制好的碱溶液质量比为0.001～0.1wt％，混合均匀后即得太阳能电池片制绒后清洗液；

(4)将步骤(3)中的太阳能电池片制绒后清洗液加入到清洗槽中并加热至50～70℃，将制绒后的硅片放入清洗槽，保证硅片完全浸没于太阳能电池片制绒后清洗液中完成清洗。

优选的技术方案，所述步骤(4)中的清洗分批连续进行，以400pcs为一个批次，每批硅片清洗2～5分钟，每批硅片完成清洗后补加太阳能电池片制绒后清洗剂，如此循环补液完成批量生产。

优选的技术方案，补加的太阳能电池片制绒后清洗剂为步骤(3)中的太阳能电池片制绒后清洗液总质量的0.001％～0.05％。

优选的技术方案，所述步骤(2)中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

与现有技术相比，有益效果为：

1、本产品的使用极大地减少双氧水以及碱的用量，降低了产线化学品的成本，达到降本的目的，以及降低了化学品使用的危险性。

2、本产品具体可以降低50％～80％双氧水的用量以及40％～60％碱的用量。

3、本产品清洗去污能力强，在降低双氧水和碱用量的基础上依然能够将吸附在硅片上的有机物去除，使得在后续工艺中保持硅片表面清洁，保持原有工艺的良率。

附图说明

图1是无太阳能电池片制绒后清洗剂清洗得到的单晶硅SEM图；

图2是添加太阳能电池片制绒后清洗剂清洗得到的单晶硅SEM图；

图3是太阳能电池片制绒后清洗剂使用前后产线上所使用的化学品耗量对比图；

图4是太阳能电池片制绒后清洗剂使用前后所得电池片光电转换的电性能数据对比。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种太阳能电池片制绒后清洗工艺，包括以下步骤：

本发明添加剂的作用机理为，溶剂的加入会使硅片表面的有机物受到溶剂分子更大的作用力的作用，克服硅片表面的作用而离开硅片表面，通过扩散作用均匀分散到溶剂中去。表面活性剂具有湿润、去污、分散和乳化等作用，它具有两性基团：亲水基团和亲油基团，能显著降低接触界面的表面张力，增加污染物特别是憎水性有机污染物在水相的溶解性。螯合剂可以螯合硅片在前面工序中吸附的金属离子，防止金属杂质的残留扩散到硅片表面形成复合中心，导致电池片效率降低问题。润湿剂主要是使硅片表面更易与清洗液接触，从而更容易清洗硅片表面的杂质残留。

对照组实施例：

向制绒后清洗槽中加入320L去离子水，加入3L48％的氢氧化钠溶液和8L双氧水，升温至65℃，将硅片以400pcs为一个批次放入清洗槽中进行反应，每清洗1批次之后补加碱液140ml和800mL双氧水，如此循环补液完成每批硅片清洗。

实验组实施例：

1、配制太阳能电池片制绒后清洗液：

取5L PP量杯，加入4.5L去离子水，再加入0.5g油酰氧基乙磺酸钠、1g壬基酚聚氧乙烯醚、3.5g三聚磷酸钠、0.6g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、1.2g甲基戊酮醇、2g正丁醇、1.6g脂肪酸甲酯磺酸钠和2.4g碳酸钠，搅拌均匀，配制成太阳能电池片制绒后清洗剂；在清洗槽中加入250L去离子水，将0.8L48％氢氧化钠溶液和2.8L双氧水，升温至65℃。取上述配制成的太阳能电池片制绒后清洗剂1.4L加入清洗槽即得太阳能电池片制绒后清洗液。

2、太阳能电池硅片制绒后清洗

将制绒后硅片以400pcs为一个批次加入太阳能电池片制绒后清洗液中清洗5min，然后放入去离子水槽进行漂洗，对太阳能电池片制绒后清洗液进行补液，每清洗1批次之后补加48％氢氧化钠溶液20ml、双氧水280ml以及太阳能电池片制绒后清洗剂20ml，如此循环补液完成每批制绒后硅片清洗。

对照组实施例中未添加太阳能电池片制绒后清洗剂；实验组实施例中添加太阳能电池片制绒后清洗剂。

图1是无太阳能电池片制绒后清洗剂清洗得到的单晶硅SEM图，图2是添加太阳能电池片制绒后清洗剂清洗得到的单晶硅SEM图，从图1和图2中可以看出添加太阳能电池片制绒后清洗剂清洗得到的单晶硅与无太阳能电池片制绒后清洗剂清洗得到的单晶硅在杂质残留上无差异，添加太阳能电池片制绒后清洗剂的清洗效果不弱于与无太阳能电池片制绒后清洗剂清洗的效果。

图3为太阳能电池片制绒后清洗剂使用前后产线上所使用的化学品耗量对比，从图3中可以明显看到使用太阳能电池片制绒后清洗剂后，碱耗量降低85％以及双氧水耗量减低65％。并且经本发明太阳能电池片制绒后清洗剂清洗的硅片在碎片率、良率上也不存在劣势。图4为太阳能电池片制绒后清洗剂使用前后所得电池片光电转换的电性能数据对比，本发明太阳能电池片制绒后清洗剂在光电转换效率上有0.02～0.03％的增益。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种太阳能电池片制绒后清洗剂，其特征在于，包括表面活性剂、螯合剂、溶剂、润湿剂、有机盐和去离子水，主要由以下重量百分比组成：

余量为去离子水。

2.如权利要求1所述的太阳能电池片制绒后清洗剂，其特征在于，所述表面活性剂为非离子型或阴离子型表面活性剂，所述非离子型表面活性剂为椰油酸二乙醇胺、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的一种或两种组成的组合物；所述的阴离子型表面活性剂为油酰氧基乙磺酸钠、硬脂酸甲酯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、烷基甘油醚磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酰胺烷醇硫酸钠中的一种或两种以上组成的组合物。

3.如权利要求1所述的太阳能电池片制绒后清洗剂，其特征在于，所述螯合剂为三聚磷酸钠、二乙烯三胺五羧酸盐、亚乙基二次氮基四乙酸、次氮基三乙酸、马来酸丙烯酸共聚物、二乙三胺五亚乙基膦酸、三乙四胺六亚乙基膦酸、以及六磷酸环己六醇酯中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的太阳能电池片制绒后清洗剂，其特征在于，所述润湿剂为蓖麻油酸丁酯硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、N-甲基-N-油酰氨基乙基磺酸钠、蓖麻酸丁酯硫酸三乙醇胺盐的一种或任意多种。

6.如权利要求1所述的太阳能电池片制绒后清洗剂，其特征在于，所述的有机盐为醋酸钠、碳酸钠、磷酸三钠中的任一种或任意多种。

7.一种太阳能电池片制绒后清洗工艺，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的太阳能电池片制绒后清洗工艺，其特征在于，所述步骤(4)中的清洗分批连续进行，以400pcs为一个批次，每批硅片清洗2～5分钟，每批硅片完成清洗后补加太阳能电池片制绒后清洗剂，如此循环补液完成批量生产。

9.如权利要求8所述的太阳能电池片制绒后清洗工艺，其特征在于，补加的太阳能电池片制绒后清洗剂为步骤(3)中的太阳能电池片制绒后清洗液总质量的0.001％～0.05％。

10.如权利要求7所述的太阳能电池片制绒后清洗工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。