太阳能单晶硅片清洗液及清洗方法
【专利摘要】本发明涉及一种太阳能单晶硅片清洗液，其包括1%～5%质量百分比的30%的过氧化氢溶液、0.05%～0.30%质量百分比的氢氧化钾以及94.95%～98.95%质量百分比的纯水。该太阳能单晶硅片清洗液，利用过氧化氢的强氧化性及OH-对氧化膜的腐蚀作用，可以有效去除硅片表面的有机物、氧化膜及沉积在氧化膜中的污染物等脏污，提高硅片表面的洁净度，防止植绒时出现白斑，产生色差现象。此外，本发明还涉及一种太阳能单晶硅片的清洗方法。
【专利说明】太阳能单晶硅片清洗液及清洗方法【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏产品领域，尤其是涉及一种太阳能单晶硅片清洗液及清洗方法。【背景技术】
[0002]随着全球晶硅太阳能电池的迅速发展和广泛应用，性能优良、稳定性好的高质量光伏器件越来越受到市场的青睐。其中，硅片表面的洁净度及表面态对高质量的光伏器件至关重要。硅片经过线切割加工，钢线的磨损、碳化硅的磨削以及切割液的残留，都不可避免的造成了硅片表面的脏污。硅片清洗的目的就在于清除晶片表面的颗粒、金属和有机物等脏污。如果硅片的清洗效果达不到要求，无论其他工序工艺条件多么优越，都无法最终制造出闻品质的光伏电池器件。
[0003]传统的太阳能单晶硅片清洗的工艺流程是:酸洗、纯水漂洗、清洗剂洗、纯水漂洗、慢拉脱水烘干。该工艺清洗出来的单晶硅片表面的金属杂质、有机物脏污等残留较多，在进行植绒时出现白斑，降低了电池片的转化效率，甚至达不到电池片的技术要求，影响成品率及产品质量。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要提供一种能有效清除单晶硅片表面脏污的太阳能单晶硅片清洗液及清洗方法。
[0005]一种太阳能单晶硅片清洗液，包括如下质量百分比的各组分:
[0006]质量分数为30%的过氧化氢溶液 1.00%~5.00% ；
[0007]氢氧化钾0.05%~0.30% ；以及
[0008]纯水94.95% ~98.95%。
[0009]在其中一个实施例中，所述质量分数为30%的过氧化氢溶液及所述氢氧化钾的纯度均在分析纯以上，所述纯水的电阻在10兆欧姆以上。
[0010]一种太阳能单晶硅片的清洗方法，包括如下步骤:
[0011]将待清洗的太阳能单晶硅片依次经酸洗、纯水漂洗、清洗剂清洗及纯水漂洗，以初步除去所述太阳能单晶硅片表面的脏污；
[0012]将上述初步清洗后的所述太阳能单晶硅片浸没在太阳能单晶硅片清洗液中进行清洗，其中，所述太阳能单晶硅片清洗液，包括如下质量百分比的各组分:
[0013]质量分数为30%的过氧化氢溶液 1.00%~5.00%、
[0014]氢氧化钾0.05%~0.30%、以及
[0015]纯水 94.95% ~98.95% ;
[0016]将经所述太阳能单晶硅片清洗液清洗后的所述太阳能单晶硅片再次进行纯水漂洗，再烘干得到表面洁净的太阳能单晶硅片。
[0017]在其中一个实施例中，所述酸洗过程中使用的酸液是柠檬酸溶液；所述清洗剂清洗是使用碱液清洗，所述清洗剂清洗的次数为两次；所述纯水漂洗是使用纯水进行溢流漂洗。
[0018]在其中一个实施例中，所述质量分数为30%的过氧化氢溶液及所述氢氧化钾的纯度均在分析纯以上，所述纯水的电阻在10兆欧姆以上。
[0019]在其中一个实施例中，所述太阳能单晶硅片清洗液清洗过程中温度控制在30~50°C之间，清洗时间为200~400秒。
[0020]在其中一个实施例中，经所述太阳能单晶硅片清洗液清洗后的所述太阳能单晶硅片的纯水漂洗次数为两次。
[0021]在其中一个实施例中，在烘干之前还包括对纯水漂洗后的所述太阳能单晶硅片进行慢拉脱水处理的步骤。
[0022]上述太阳能单晶硅片清洗液，利用过氧化氢的强氧化性及0H_对氧化膜的腐蚀作用，可以有效去除硅片表面的有机物、氧化膜及沉积在氧化膜中的污染物等脏污，提高硅片表面的洁净度，防止植绒时出现白斑，产生色差现象。
[0023]上述太阳能单晶硅片的清洗方法，在常规的酸洗、清洗剂清洗后，增加了太阳能单晶硅片清洗液的清洗步骤，可以有效减少硅片表面的有机物和金属离子残留，提高了硅片表面的洁净度，改善了表面态结构。与传统清洗工艺处理后的单晶硅片相比，经太阳能单晶硅片清洗液清洗的单晶硅片发至太阳能电池客户端，可以不必进行预清洗过程直接进行植绒生产，满足了目前国内外太阳能电池制造企业降本和环保的需求，提高了单晶硅片的市场竞争力。 【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为一实施方式的太阳能单晶硅片的清洗方法流程图；
[0025]图2为经对比例的清洗工艺清洗后的太阳能单晶硅片的植绒效果图；
[0026]图3为经实施例1清洗工艺清洗后的太阳能单晶硅片的植绒效果图。
【具体实施方式】
[0027]下面主要结合附图及具体实施例对太阳能单晶硅片清洗液及清洗方法作进一步详细的说明。
[0028]一实施方式的太阳能单晶硅片清洗液，包括如下质量百分比的各组分:
[0029]质量分数为30%的过氧化氢溶液 1.00%~5.00% ；
[0030]氢氧化钾0.05%~0.30% ；以及
[0031]纯水94.95% ~98.95%。
[0032]在本实施方式中，质量分数为30%的过氧化氢溶液及氢氧化钾的纯度均在分析纯以上。纯水的电阻在10兆欧姆以上。
[0033]过氧化氢具有强氧化性，可以氧化分解部分有机物，减少硅片表面有机物的残留。此外，过氧化氢的强氧化性还可以降低硅片表面的微粗糙度。在H2O2作用下，硅表面的氢终端被氧化为-OH终端，由于硅和氧的电负性相差较大，与之相连的S1-Si键极化。H2O2分解出的O2很容易进入S1-Si键生成S1-O-Si结构。当S1-O-Si键生成后，与S1-O键相连的背面键强烈极化，减少了因背面键数目不同而导致键强度不同，屏蔽了不同取向表面晶格差异，从而减弱了各向异性腐蚀，表面微粗糙度减小。[0034]清洗液中氢氧化钾电离产生的0H_可以去除硅片表面的氧化膜以及沉积在氧化膜中污染物，其作用原理如下:
[0035]20H>Si O2=Si O32^H2O
[0036]40r+2Si=2Si032>H20+H2
[0037]根据化学反应动力学，KOH的浓度越大，氧化膜的去除速率越快，同时沉积在氧化膜中的污染物也随之从硅片表面脱离下来。但由于H2O2的存在，在0H_腐蚀氧化膜和硅片的同时，又会在硅片表面形成一层新的氧化膜。采用上述各组分质量浓度的清洗液可以减弱KOH不均匀腐蚀造成的粗糙度增大，又可以清除硅片表面的氧化物等脏污。
[0038]此外，本实施方式还提供了一种太阳能单晶硅片的清洗方法，如图1所示，该清洗方法包括如下步骤:
[0039]步骤一:将待清洗的太阳能单晶硅片依次经酸洗、纯水漂洗、清洗剂清洗及纯水漂洗，以初步除去太阳能单晶硅片表面的脏污。
[0040]在本实施方式,酸洗过程中使用的酸液是柠檬酸溶液。清洗剂清洗是使用含有表面活性剂、水软化剂的低浓度碱液清洗，清洗剂清洗的次数为两次。纯水漂洗是使用纯水进行溢流漂洗。各清洗步骤中，均辅以超声波振动，可以去除硅片表面的大部分的颗粒附着、油脂类以及部分金属离子污染等。
[0041]步骤二:将上述初步清洗后的太阳能单晶硅片浸没在上述太阳能单晶硅片清洗液中进行清洗，氧化分解硅片表面的有机物污染并腐蚀去除表面的氧化物脏污。
[0042]通过所配置的清洗液中不同组成成分的化学以及物理作用，降低硅片表面的有机物和金属离子等残留。其中，该步骤清洗过程中温度控制在30~50°C之间，清洗时间控制在200~400s之间，正常生产不间断情况下，针对每批次200~300片硅片的情况下，首次配制的清洗液可以连续生产60~80批次。
[0043]步骤三:将经太阳能单晶硅片清洗液清洗后的太阳能单晶硅片再次进行纯水漂洗，再烘干得到表面洁净的太阳能单晶硅片。
[0044]在本实施方式中，经太阳能单晶硅片清洗液清洗后的太阳能单晶硅片的纯水漂洗次数为两次。在烘干之前还包括对纯水漂洗后的太阳能单晶硅片进行慢拉脱水处理的步骤。
[0045]上述太阳能单晶硅片清洗液，利用过氧化氢的强氧化性及0H_对氧化膜的腐蚀作用，可以有效去除硅片表面的有机物、氧化膜及沉积在氧化膜中的污染物等脏污，提高硅片表面的洁净度，防止植绒时出现白斑，产生色差现象。
[0046]上述太阳能单晶硅片的清洗方法，在常规的酸洗、清洗剂清洗后，增加了太阳能单晶硅片清洗液的清洗步骤，可以有效减少硅片表面的有机物和金属离子残留，提高了硅片表面的洁净度，改善了表面态结构。与传统清洗工艺处理后的单晶硅片相比，经太阳能单晶硅片清洗液清洗的单晶硅片发至太阳能电池客户端，可以不必进行预清洗过程直接进行植绒生产，满足了目前国内外太阳能电池制造企业降本和环保的需求，提高了单晶硅片的市场竞争力。
[0047]以下为具体实施例部分:
[0048]实施例1
[0049]1)将一个批次200片单晶硅片依次经酸洗槽、纯水漂洗槽、清洗剂洗槽、清洗剂洗槽及纯水漂洗槽进行超声清洗,在每个槽中的清洗时间为240s。
[0050]2)将该批次单晶硅片浸入含有太阳能单晶硅片清洗液的药剂槽中进行清洗，开启超声，药剂槽温度设定35°C，清洗时间为240s。
[0051]该太阳能单晶硅片清洗液中各组分及质量百分比分别为:双氧水采用质量分数为30%的过氧化氢分析纯试剂，质量百分比为3% ;氢氧化钾采用分析纯试剂，质量百分比为
0.1% ;余量是纯水，电阻在15兆欧。
[0052]3)将步骤2)清洗后的该批次单晶硅片经两次纯水漂洗槽漂洗，再慢拉脱水后，进入烘干隧道完成单晶硅片的干燥。
[0053]实施例2
[0054]I)将一个批次225片单晶硅片依次经酸洗槽、纯水漂洗槽、清洗剂洗槽、清洗剂洗槽及纯水漂洗槽进行超声清洗,在每个槽中的清洗时间为300s。
[0055]2)将该批次单晶硅片浸入含有太阳能单晶硅片清洗液的药剂槽中进行清洗，开启超声，药剂槽温度设定45°C，清洗时间为300s。
[0056]该太阳能单晶硅片清洗液中各组分及质量百分比分别为:双氧水采用质量分数为30%的过氧化氢分析纯试剂，质量百分比为2% ;氢氧化钾采用分析纯试剂，质量百分比为
0.2% ;余量是纯水，电阻在13兆欧。
[0057]3)将步骤2)清洗后的该批次单晶硅片经两次纯水漂洗槽漂洗，再慢拉脱水后，进入烘干隧道完成单晶硅片的干燥。
[0058]对比例
[0059]I)将一个批次200片单晶硅片依次经酸洗槽、纯水漂洗槽、清洗剂洗槽、清洗剂洗槽及纯水漂洗槽进行超声清洗,在每个槽中的清洗时间为240s。
[0060]2)将步骤I)清洗后的该批次单晶硅片经两次纯水漂洗槽漂洗，再慢拉脱水后，进入烘干隧道完成单晶硅片的干燥。
[0061]在相同植绒条件下，如图2和图3所示，图2为经对比例的清洗工艺清洗后的太阳能单晶硅片植绒效果图，图3为经实施例1的清洗工艺清洗后的太阳能单晶硅片植绒效果图，对比图2和图3可以看出经对比例清洗工艺清洗的单晶硅片植绒后出现白斑的现象，而经实施例1的清洗工艺清洗的单晶硅片植绒效果良好。
[0062]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种太阳能单晶硅片清洗液，其特征在于，包括如下质量百分比的各组分: 质量分数为30%的过氧化氢溶液 1.00%?5.00% ； 氢氧化钾0.05%?0.30% ；以及 纯水94.95% ?98.95%。
2.如权利要求1所述的太阳能单晶硅片清洗液，其特征在于，所述质量分数为30%的过氧化氢溶液及所述氢氧化钾的纯度均在分析纯以上，所述纯水的电阻在10兆欧姆以上。
3.一种太阳能单晶硅片的清洗方法，其特征在于，包括如下步骤: 将待清洗的太阳能单晶硅片依次经酸洗、纯水漂洗、清洗剂清洗及纯水漂洗，以初步除去所述太阳能单晶硅片表面的脏污； 将上述初步清洗后的所述太阳能单晶硅片浸没在太阳能单晶硅片清洗液中进行清洗，其中，所述太阳能单晶硅片清洗液，包括如下质量百分比的各组分: 质量分数为30%的过氧化氢溶液 1.00%?5.00%、 氢氧化钾0.05%?0.30%、以及 纯水94.95% ?98.95% ； 将经所述太阳能单晶硅片清洗液清洗后的所述太阳能单晶硅片再次进行纯水漂洗，再烘干得到表面洁净的太阳能单晶硅片。
4.如权利要求3所述的太阳能单晶硅片的清洗方法，其特征在于，所述酸洗过程中使用的酸液是柠檬酸溶液；所述清洗剂清洗是使用碱液清洗，所述清洗剂清洗的次数为两次；所述纯水漂洗是使用纯水进行溢流漂洗。
5.如权利要求3所述的太阳能单晶硅片的清洗方法，其特征在于，所述质量分数为30%的过氧化氢溶液及所述氢氧化钾的纯度均在分析纯以上，所述纯水的电阻在10兆欧姆以上。
6.如权利要求3所述的太阳能单晶硅片的清洗方法，其特征在于，所述太阳能单晶硅片清洗液清洗过程中温度控制在30?50°C之间，清洗时间为200?400秒。
7.如权利要求3所述的太阳能单晶硅片的清洗方法，其特征在于，经所述太阳能单晶硅片清洗液清洗后的所述太阳能单晶硅片的纯水漂洗次数为两次。
8.如权利要求3所述的太阳能单晶硅片的清洗方法，其特征在于，在烘干之前还包括对纯水漂洗后的所述太阳能单晶硅片进行慢拉脱水处理的步骤。
【文档编号】C11D7/18GK103464415SQ201310419329
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】薛晓敏, 孙翠枝 申请人:苏州协鑫光伏科技有限公司