太陽能單晶硅片清洗液及清洗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能單晶硅片清洗液，其包括1%～5%質(zhì)量百分比的30%的過氧化氫溶液、0.05%～0.30%質(zhì)量百分比的氫氧化鉀以及94.95%～98.95%質(zhì)量百分比的純水。該太陽能單晶硅片清洗液，利用過氧化氫的強(qiáng)氧化性及OH-對氧化膜的腐蝕作用，可以有效去除硅片表面的有機(jī)物、氧化膜及沉積在氧化膜中的污染物等臟污，提高硅片表面的潔凈度，防止植絨時出現(xiàn)白斑，產(chǎn)生色差現(xiàn)象。此外，本發(fā)明還涉及一種太陽能單晶硅片的清洗方法。
【專利說明】太陽能單晶硅片清洗液及清洗方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏產(chǎn)品領(lǐng)域，尤其是涉及一種太陽能單晶硅片清洗液及清洗方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著全球晶硅太陽能電池的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，性能優(yōu)良、穩(wěn)定性好的高質(zhì)量光伏器件越來越受到市場的青睞。其中，硅片表面的潔凈度及表面態(tài)對高質(zhì)量的光伏器件至關(guān)重要。硅片經(jīng)過線切割加工，鋼線的磨損、碳化硅的磨削以及切割液的殘留，都不可避免的造成了硅片表面的臟污。硅片清洗的目的就在于清除晶片表面的顆粒、金屬和有機(jī)物等臟污。如果硅片的清洗效果達(dá)不到要求，無論其他工序工藝條件多么優(yōu)越，都無法最終制造出聞品質(zhì)的光伏電池器件。
[0003]傳統(tǒng)的太陽能單晶硅片清洗的工藝流程是:酸洗、純水漂洗、清洗劑洗、純水漂洗、慢拉脫水烘干。該工藝清洗出來的單晶硅片表面的金屬雜質(zhì)、有機(jī)物臟污等殘留較多，在進(jìn)行植絨時出現(xiàn)白斑，降低了電池片的轉(zhuǎn)化效率，甚至達(dá)不到電池片的技術(shù)要求，影響成品率及產(chǎn)品質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種能有效清除單晶硅片表面臟污的太陽能單晶硅片清洗液及清洗方法。
[0005]一種太陽能單晶硅片清洗液，包括如下質(zhì)量百分比的各組分:
[0006]質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液 1.00%~5.00% ；
[0007]氫氧化鉀0.05%~0.30% ；以及
[0008]純水94.95% ~98.95%。
[0009]在其中一個實(shí)施例中，所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液及所述氫氧化鉀的純度均在分析純以上，所述純水的電阻在10兆歐姆以上。
[0010]一種太陽能單晶硅片的清洗方法，包括如下步驟:
[0011]將待清洗的太陽能單晶硅片依次經(jīng)酸洗、純水漂洗、清洗劑清洗及純水漂洗，以初步除去所述太陽能單晶硅片表面的臟污；
[0012]將上述初步清洗后的所述太陽能單晶硅片浸沒在太陽能單晶硅片清洗液中進(jìn)行清洗，其中，所述太陽能單晶硅片清洗液，包括如下質(zhì)量百分比的各組分:
[0013]質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液 1.00%~5.00%、
[0014]氫氧化鉀0.05%~0.30%、以及
[0015]純水 94.95% ~98.95% ;
[0016]將經(jīng)所述太陽能單晶硅片清洗液清洗后的所述太陽能單晶硅片再次進(jìn)行純水漂洗，再烘干得到表面潔凈的太陽能單晶硅片。
[0017]在其中一個實(shí)施例中，所述酸洗過程中使用的酸液是檸檬酸溶液；所述清洗劑清洗是使用堿液清洗，所述清洗劑清洗的次數(shù)為兩次；所述純水漂洗是使用純水進(jìn)行溢流漂洗。
[0018]在其中一個實(shí)施例中，所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液及所述氫氧化鉀的純度均在分析純以上，所述純水的電阻在10兆歐姆以上。
[0019]在其中一個實(shí)施例中，所述太陽能單晶硅片清洗液清洗過程中溫度控制在30~50°C之間，清洗時間為200~400秒。
[0020]在其中一個實(shí)施例中，經(jīng)所述太陽能單晶硅片清洗液清洗后的所述太陽能單晶硅片的純水漂洗次數(shù)為兩次。
[0021]在其中一個實(shí)施例中，在烘干之前還包括對純水漂洗后的所述太陽能單晶硅片進(jìn)行慢拉脫水處理的步驟。
[0022]上述太陽能單晶硅片清洗液，利用過氧化氫的強(qiáng)氧化性及0H_對氧化膜的腐蝕作用，可以有效去除硅片表面的有機(jī)物、氧化膜及沉積在氧化膜中的污染物等臟污，提高硅片表面的潔凈度，防止植絨時出現(xiàn)白斑，產(chǎn)生色差現(xiàn)象。
[0023]上述太陽能單晶硅片的清洗方法，在常規(guī)的酸洗、清洗劑清洗后，增加了太陽能單晶硅片清洗液的清洗步驟，可以有效減少硅片表面的有機(jī)物和金屬離子殘留，提高了硅片表面的潔凈度，改善了表面態(tài)結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)清洗工藝處理后的單晶硅片相比，經(jīng)太陽能單晶硅片清洗液清洗的單晶硅片發(fā)至太陽能電池客戶端，可以不必進(jìn)行預(yù)清洗過程直接進(jìn)行植絨生產(chǎn)，滿足了目前國內(nèi)外太陽能電池制造企業(yè)降本和環(huán)保的需求，提高了單晶硅片的市場競爭力。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為一實(shí)施方式的太陽能單晶硅片的清洗方法流程圖；
[0025]圖2為經(jīng)對比例的清洗工藝清洗后的太陽能單晶硅片的植絨效果圖；
[0026]圖3為經(jīng)實(shí)施例1清洗工藝清洗后的太陽能單晶硅片的植絨效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面主要結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對太陽能單晶硅片清洗液及清洗方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028]一實(shí)施方式的太陽能單晶硅片清洗液，包括如下質(zhì)量百分比的各組分:
[0029]質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液 1.00%~5.00% ；
[0030]氫氧化鉀0.05%~0.30% ；以及
[0031]純水94.95% ~98.95%。
[0032]在本實(shí)施方式中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液及氫氧化鉀的純度均在分析純以上。純水的電阻在10兆歐姆以上。
[0033]過氧化氫具有強(qiáng)氧化性，可以氧化分解部分有機(jī)物，減少硅片表面有機(jī)物的殘留。此外，過氧化氫的強(qiáng)氧化性還可以降低硅片表面的微粗糙度。在H2O2作用下，硅表面的氫終端被氧化為-OH終端，由于硅和氧的電負(fù)性相差較大，與之相連的S1-Si鍵極化。H2O2分解出的O2很容易進(jìn)入S1-Si鍵生成S1-O-Si結(jié)構(gòu)。當(dāng)S1-O-Si鍵生成后，與S1-O鍵相連的背面鍵強(qiáng)烈極化，減少了因背面鍵數(shù)目不同而導(dǎo)致鍵強(qiáng)度不同，屏蔽了不同取向表面晶格差異，從而減弱了各向異性腐蝕，表面微粗糙度減小。[0034]清洗液中氫氧化鉀電離產(chǎn)生的0H_可以去除硅片表面的氧化膜以及沉積在氧化膜中污染物，其作用原理如下:
[0035]20H>Si O2=Si O32^H2O
[0036]40r+2Si=2Si032>H20+H2
[0037]根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，KOH的濃度越大，氧化膜的去除速率越快，同時沉積在氧化膜中的污染物也隨之從硅片表面脫離下來。但由于H2O2的存在，在0H_腐蝕氧化膜和硅片的同時，又會在硅片表面形成一層新的氧化膜。采用上述各組分質(zhì)量濃度的清洗液可以減弱KOH不均勻腐蝕造成的粗糙度增大，又可以清除硅片表面的氧化物等臟污。
[0038]此外，本實(shí)施方式還提供了一種太陽能單晶硅片的清洗方法，如圖1所示，該清洗方法包括如下步驟:
[0039]步驟一:將待清洗的太陽能單晶硅片依次經(jīng)酸洗、純水漂洗、清洗劑清洗及純水漂洗，以初步除去太陽能單晶硅片表面的臟污。
[0040]在本實(shí)施方式,酸洗過程中使用的酸液是檸檬酸溶液。清洗劑清洗是使用含有表面活性劑、水軟化劑的低濃度堿液清洗，清洗劑清洗的次數(shù)為兩次。純水漂洗是使用純水進(jìn)行溢流漂洗。各清洗步驟中，均輔以超聲波振動，可以去除硅片表面的大部分的顆粒附著、油脂類以及部分金屬離子污染等。
[0041]步驟二:將上述初步清洗后的太陽能單晶硅片浸沒在上述太陽能單晶硅片清洗液中進(jìn)行清洗，氧化分解硅片表面的有機(jī)物污染并腐蝕去除表面的氧化物臟污。
[0042]通過所配置的清洗液中不同組成成分的化學(xué)以及物理作用，降低硅片表面的有機(jī)物和金屬離子等殘留。其中，該步驟清洗過程中溫度控制在30~50°C之間，清洗時間控制在200~400s之間，正常生產(chǎn)不間斷情況下，針對每批次200~300片硅片的情況下，首次配制的清洗液可以連續(xù)生產(chǎn)60~80批次。
[0043]步驟三:將經(jīng)太陽能單晶硅片清洗液清洗后的太陽能單晶硅片再次進(jìn)行純水漂洗，再烘干得到表面潔凈的太陽能單晶硅片。
[0044]在本實(shí)施方式中，經(jīng)太陽能單晶硅片清洗液清洗后的太陽能單晶硅片的純水漂洗次數(shù)為兩次。在烘干之前還包括對純水漂洗后的太陽能單晶硅片進(jìn)行慢拉脫水處理的步驟。
[0045]上述太陽能單晶硅片清洗液，利用過氧化氫的強(qiáng)氧化性及0H_對氧化膜的腐蝕作用，可以有效去除硅片表面的有機(jī)物、氧化膜及沉積在氧化膜中的污染物等臟污，提高硅片表面的潔凈度，防止植絨時出現(xiàn)白斑，產(chǎn)生色差現(xiàn)象。
[0046]上述太陽能單晶硅片的清洗方法，在常規(guī)的酸洗、清洗劑清洗后，增加了太陽能單晶硅片清洗液的清洗步驟，可以有效減少硅片表面的有機(jī)物和金屬離子殘留，提高了硅片表面的潔凈度，改善了表面態(tài)結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)清洗工藝處理后的單晶硅片相比，經(jīng)太陽能單晶硅片清洗液清洗的單晶硅片發(fā)至太陽能電池客戶端，可以不必進(jìn)行預(yù)清洗過程直接進(jìn)行植絨生產(chǎn)，滿足了目前國內(nèi)外太陽能電池制造企業(yè)降本和環(huán)保的需求，提高了單晶硅片的市場競爭力。
[0047]以下為具體實(shí)施例部分:
[0048]實(shí)施例1
[0049]1)將一個批次200片單晶硅片依次經(jīng)酸洗槽、純水漂洗槽、清洗劑洗槽、清洗劑洗槽及純水漂洗槽進(jìn)行超聲清洗,在每個槽中的清洗時間為240s。
[0050]2)將該批次單晶硅片浸入含有太陽能單晶硅片清洗液的藥劑槽中進(jìn)行清洗，開啟超聲，藥劑槽溫度設(shè)定35°C，清洗時間為240s。
[0051]該太陽能單晶硅片清洗液中各組分及質(zhì)量百分比分別為:雙氧水采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫分析純試劑，質(zhì)量百分比為3% ;氫氧化鉀采用分析純試劑，質(zhì)量百分比為
0.1% ;余量是純水，電阻在15兆歐。
[0052]3)將步驟2)清洗后的該批次單晶硅片經(jīng)兩次純水漂洗槽漂洗，再慢拉脫水后，進(jìn)入烘干隧道完成單晶硅片的干燥。
[0053]實(shí)施例2
[0054]I)將一個批次225片單晶硅片依次經(jīng)酸洗槽、純水漂洗槽、清洗劑洗槽、清洗劑洗槽及純水漂洗槽進(jìn)行超聲清洗,在每個槽中的清洗時間為300s。
[0055]2)將該批次單晶硅片浸入含有太陽能單晶硅片清洗液的藥劑槽中進(jìn)行清洗，開啟超聲，藥劑槽溫度設(shè)定45°C，清洗時間為300s。
[0056]該太陽能單晶硅片清洗液中各組分及質(zhì)量百分比分別為:雙氧水采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫分析純試劑，質(zhì)量百分比為2% ;氫氧化鉀采用分析純試劑，質(zhì)量百分比為
0.2% ;余量是純水，電阻在13兆歐。
[0057]3)將步驟2)清洗后的該批次單晶硅片經(jīng)兩次純水漂洗槽漂洗，再慢拉脫水后，進(jìn)入烘干隧道完成單晶硅片的干燥。
[0058]對比例
[0059]I)將一個批次200片單晶硅片依次經(jīng)酸洗槽、純水漂洗槽、清洗劑洗槽、清洗劑洗槽及純水漂洗槽進(jìn)行超聲清洗,在每個槽中的清洗時間為240s。
[0060]2)將步驟I)清洗后的該批次單晶硅片經(jīng)兩次純水漂洗槽漂洗，再慢拉脫水后，進(jìn)入烘干隧道完成單晶硅片的干燥。
[0061]在相同植絨條件下，如圖2和圖3所示，圖2為經(jīng)對比例的清洗工藝清洗后的太陽能單晶硅片植絨效果圖，圖3為經(jīng)實(shí)施例1的清洗工藝清洗后的太陽能單晶硅片植絨效果圖，對比圖2和圖3可以看出經(jīng)對比例清洗工藝清洗的單晶硅片植絨后出現(xiàn)白斑的現(xiàn)象，而經(jīng)實(shí)施例1的清洗工藝清洗的單晶硅片植絨效果良好。
[0062]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能單晶硅片清洗液，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比的各組分: 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液 1.00%?5.00% ； 氫氧化鉀0.05%?0.30% ；以及 純水94.95% ?98.95%。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能單晶硅片清洗液，其特征在于，所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液及所述氫氧化鉀的純度均在分析純以上，所述純水的電阻在10兆歐姆以上。
3.一種太陽能單晶硅片的清洗方法，其特征在于，包括如下步驟: 將待清洗的太陽能單晶硅片依次經(jīng)酸洗、純水漂洗、清洗劑清洗及純水漂洗，以初步除去所述太陽能單晶硅片表面的臟污； 將上述初步清洗后的所述太陽能單晶硅片浸沒在太陽能單晶硅片清洗液中進(jìn)行清洗，其中，所述太陽能單晶硅片清洗液，包括如下質(zhì)量百分比的各組分: 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液 1.00%?5.00%、 氫氧化鉀0.05%?0.30%、以及 純水94.95% ?98.95% ； 將經(jīng)所述太陽能單晶硅片清洗液清洗后的所述太陽能單晶硅片再次進(jìn)行純水漂洗，再烘干得到表面潔凈的太陽能單晶硅片。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能單晶硅片的清洗方法，其特征在于，所述酸洗過程中使用的酸液是檸檬酸溶液；所述清洗劑清洗是使用堿液清洗，所述清洗劑清洗的次數(shù)為兩次；所述純水漂洗是使用純水進(jìn)行溢流漂洗。
5.如權(quán)利要求3所述的太陽能單晶硅片的清洗方法，其特征在于，所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液及所述氫氧化鉀的純度均在分析純以上，所述純水的電阻在10兆歐姆以上。
6.如權(quán)利要求3所述的太陽能單晶硅片的清洗方法，其特征在于，所述太陽能單晶硅片清洗液清洗過程中溫度控制在30?50°C之間，清洗時間為200?400秒。
7.如權(quán)利要求3所述的太陽能單晶硅片的清洗方法，其特征在于，經(jīng)所述太陽能單晶硅片清洗液清洗后的所述太陽能單晶硅片的純水漂洗次數(shù)為兩次。
8.如權(quán)利要求3所述的太陽能單晶硅片的清洗方法，其特征在于，在烘干之前還包括對純水漂洗后的所述太陽能單晶硅片進(jìn)行慢拉脫水處理的步驟。
【文檔編號】C11D7/18GK103464415SQ201310419329
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】薛曉敏, 孫翠枝 申請人:蘇州協(xié)鑫光伏科技有限公司