专利名称：一种检测分选废硅料的显色溶剂的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体硅料检测技术领域，特别涉及一种用于检测分选废硅料的化学显色溶剂。
背景技术：
随着现代化建设的快速发展，能源需求日益增长，随之能源短缺也成为全球性问题。为了缓解能源危机，许多可再生能源得到大力发展，如太阳能的应用如雨后春笋般的浮现。但是太阳能装置的广泛应用，使太阳能级硅片材料的原料供应日趋紧张，所以废硅材料的回收利用成为太阳能硅材料的一个重要来源。由于回收的废硅料富含杂质，必须对其进行检测并分选合格料。目前检测废硅料主要依靠人工逐片逐粒地进行，需要大量的检测仪及劳动力，使太阳能硅材料回收行业成为劳动密集型产业。对某些粒径小的废硅料，其检测难度更大、效率更低；再则，漏检和检测要点掌握不足，都会使检测的准确率大大降低，需要经过复检，造成效率更低、准确率更低。此外，对坩锅锅底富积杂质的硅料，除了靠检测电阻率以外，还需要对每块锅底料都作ICP纯度分析，成本非常高，不符合经济生产的需求。因此，寻找一种成本低、调配简易的化学溶剂来检测分选废硅料，具有显著的经济意义。
发明内容
本发明公开了一种成本低、调配简易的用于检测分选废硅料的显色溶剂。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下一种检测分选废硅料的显色溶剂，浓度为48-50％的氟化氢溶液、68-72％的硝酸溶液、98-99％的醋酸溶液和纯水，按以下体积比调配氟化氢∶硝酸∶醋酸∶纯水＝1∶3∶6～9∶4～6。
所述的检测分选废硅料的显色溶剂，显色溶剂的配比氟化氢∶硝酸∶醋酸∶纯水＝1∶3∶9∶6。
所述的检测分选废硅料的显色溶剂，显色溶剂的配比氟化氢∶硝酸∶醋酸纯水＝1∶3∶8∶5。
所述的检测分选废硅料的显色溶剂，显色溶剂的配比氟化氢∶硝酸∶醋酸∶纯水＝1∶3∶7∶6。
所述的检测分选废硅料的显色溶剂，各组分溶液的浓度氟化氢49％、硝酸68％、醋酸98.5％。
当半导体硅中含有杂质时，其电化学势能和表面活性也随之发生变化，重掺料比轻掺料的化学电动势大且和酸液反应速度快，低浓度掺杂的合格料与高浓度掺杂的重掺料和溶剂有了选择性的反应效果，溶剂首先和重掺料反应，使重掺料表面生成一层SiO2薄膜，随着SiO2薄膜厚度的增加，显示颜色也随之变化，P型高浓度掺杂重掺料显示蓝黑色，N型高浓度掺杂的重掺料显示黄褐色，此时将硅料从溶剂中取出清洗并烘干，SiO2薄膜颜色清晰，且不会因烘干和机械摩擦褪色。
本发明的显色溶剂由氟化氢溶液、硝酸溶液、醋酸溶液和纯水组成。
1、HNO3和Si反应生成SiO2，加入HF可使反应速度加快，生成SiO2薄膜并可视化。
Si+2HNO3→SiO2+2HNO22HNO2→NO+NO2+H2O2、在一定范围内调整CH3COOH含量，控制选择性反应的效果，CH3COOH、H2O都是减缓剂，加入CH3COOH、H2O为了抑制副反应，使反应速率得以控制且使SiO2薄膜在反应时不被以下副反应干涉而褪色SiO2+6HF→H2SiF+H2OSi+HNO3+6HF→H2SiF+HNO2+H2+H2O3、加入活性剂双氧水H2O2的反应原理溶剂多次使用，溶剂中HNO3损耗多，而反应生成物HNO2的浓度增加，使溶剂对电阻率小的硅料腐蚀选择比降低，显色效果不明显，此时加入H2O2使HNO2直接转化为HNO3，恢复溶剂活性。
HNO2+H2O2→HNO3+H2O本发明的显色溶剂对在规定时间内与重掺料反应的速度远大于和轻掺料的反应速度，并控制副反应的速度，使副反应不影响显色效果，从而将重掺硅料表面选择性氧化，氧化膜的厚度通过溶剂各组分的比例和氧化时间来控制。反应生成的SiO2薄膜显示颜色达到最易区别点时，将硅料取出并烘干，然后根据硅料显出的颜色分选出重掺料，轻掺合格料清洗后投入炉拉晶或铸锭，满足太阳能级硅料的技术要求。采用本发明的显色溶剂省去了目前通过人工逐片逐粒地检测硅料，快速地把低浓度掺杂的合格料与高浓度掺杂的重掺料区分开，提高了分选效率及准确率，并省去昂贵的检测仪器的投入，降低了生产成本。
如果硅的粒径为5～12mm，本发明的显色溶剂能使自重10倍左右的硅料显色。溶剂多次使用后，溶剂的活性和显色效果降低，此时加入溶剂体积百分之一左右的H2O2可继续使用，延长了使用寿命，降低了成本。补充五次左右双氧水，溶剂能使自身重量20倍左右的硅料显色。
具体实施例方式
下面对本发明实施例作详细说明。
实施例1①室温20℃条件下，在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶8∶5，其中各组分溶液的浓度如下氟化氢HF48％、硝酸HNO372％、醋酸CH3COOH99％、纯水，共计17升；②经过表面清洗干净的含有重掺的P型碎硅片，厚度为220～800微米，粒径为5～80毫米，称取1.7公斤放入耐酸提篮中；③然后投入酸槽中浸泡，用耐酸塑料棒轻轻搅拌；④经过5分钟后，重掺硅料变色，P型电阻率小于0.5Ω.cm重掺料变为深蓝色，然后将提篮移走；⑤取出提篮后用水冲去残留酸，并用PH试纸检查酸液是否冲洗干净，当冲洗液的PH＝7时，停止冲洗，将硅片烘干后由人工根据硅料显现的颜色分选硅料。
然后从第②步开始重复以上步骤。
当硅料浸泡到170公斤时，在溶剂中补170毫升H2O2继续使用。以后每浸泡40公斤补170毫升H2O2，浸泡硅料总量达330公斤时将溶液作废。把显色的硅料烘干，经人工分选，选出显色的重掺料为不合格料，将合格硅料清洗烘干后每次投60公斤，拉出单晶的直径150mm单晶，长度1米左右，检测电阻率为1～1.1Ω.cm，导电型号为P型，达到了太阳能级硅料要求的技术指标。
实施例220℃条件下，在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶7∶6，其中各组分溶液的浓度如下氟化氢HF49％、硝酸HNO368％、醋酸CH3COOH98.5％、纯水。本实施例其它内容与实施一相同。
实施例320℃条件下，在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶9∶6，其中各组分溶液的浓度如下氟化氢HF48.5％、硝酸HNO368.5％、醋酸CH3COOH98％。本实施例其它内容与实施一相同。
实施例422℃条件下，在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶7.5∶4，其中各组分溶液的浓度如下氟化氢HF50％、硝酸HNO371％、醋酸CH3COOH99％。本实施例其它内容与实施一相同。
实施例518℃条件下，在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶7.5∶4，其中各组分溶液的浓度如下氟化氢HF49.5％、硝酸HNO370％、醋酸CH3COOH98.5％。本实施例其它内容与实施一相同。
实施例619℃条件下，在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶7.5∶4，其中各组分浓度如下氟化氢HF49.5％、硝酸HNO371％、醋酸CH3COOH98％。本实施例其它内容与实施一相同。
实施例7
在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶6∶4.5，其中各组分溶液的浓度如下氟化氢HF49.5％、硝酸HNO369％、醋酸CH3COOH99％。本实施例其它内容与实施一相同。
实施例819℃条件下，在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶6∶5，其中各组分溶液的浓度如下氟化氢HF50％、硝酸HNO370％、醋酸CH3COOH98％。本实施例其它内容与实施一相同。
实施例919℃条件下，在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶8.5∶5.5，其中各组分溶液的浓度如下氟化氢HF48％、硝酸HNO368％、醋酸CH3COOH98％。本实施例其它内容与实施一相同。
实施例1019℃条件下，在通风橱的耐酸槽中，按以下比例配置显色溶剂HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶8∶6，其中各组分溶液的浓度如下氟化氢HF48.5％、硝酸HNO371％、醋酸CH3COOH99％。本实施例其它内容与实施一相同。
权利要求
1.一种检测分选废硅料的显色溶剂，其特征在于浓度为48-50％的氟化氢溶液、68-72％的硝酸溶液、98-99％的醋酸溶液和纯水，按以下体积比调配氟化氢∶硝酸∶醋酸∶纯水＝1∶3∶6～9∶4～6。
2.根据权利要求1所述的检测分选废硅料的显色溶剂，其特征在于显色溶剂的配比氟化氢∶硝酸∶醋酸∶纯水＝1∶3∶9∶6。
3.根据权利要求1所述的检测分选废硅料的显色溶剂，其特征在于显色溶剂的配比氟化氢∶硝酸∶醋酸∶纯水＝1∶3∶8∶5。
4.根据权利要求1所述的检测分选废硅料的显色溶剂，其特征在于显色溶剂的配比氟化氢∶硝酸∶醋酸∶纯水＝1∶3∶7∶6。
5.根据权利要求1-4任一项所述的检测分选废硅料的显色溶剂，其特征在于各组分溶液的浓度氟化氢49％、硝酸68％、醋酸98.5％。
全文摘要
本发明属于半导体硅料检测技术领域，特别涉及一种检测分选废硅料的显色溶剂，浓度为48－50％的氟化氢溶液、68－72％的硝酸溶液、98－99％的醋酸溶液和纯水，按以下体积比调配氟化氢∶硝酸∶醋酸∶纯水＝1∶3∶6～9∶4～6。采用本发明的显色溶剂省去了目前通过人工逐片逐粒地检测硅料，快速地把低浓度掺杂的合格料与高浓度掺杂的重掺料区分开，提高了分选效率及准确率，并省去昂贵的检测仪器的投入，降低了生产成本。
文档编号G01N21/77GK101021481SQ200610155649
公开日2007年8月22日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者吴云才, 刘磊磊 申请人:浙江昱辉阳光能源有限公司