一种太阳能硅片清洗方法、硅片、电池、组件及清洗系统与流程

[0001]
本发明属于硅片生产技术领域，涉及一种太阳能硅片清洗方法、硅片、电池、组件及清洗系统，尤其涉及一种太阳能硅片清洗方法、太阳能硅片、太阳能电池、太阳能组件及太阳能硅片清洗系统。


背景技术：

[0002]
在现有技术中，硅片的常规清洗工艺为：
[0003]
1、预清洗：超声+去离子水，温度45-60℃；
[0004]
2、药液清洗：一定比例的清洗剂+去离子水，温度45-60℃，该过程主要去除有机物等杂质；
[0005]
3、漂洗：去离子水漂洗，温度45-60℃；
[0006]
4、氧化清洗：氢氧化钾(koh)+双氧水(h2o2)+去离子水，温度55-65℃，该过程主要去除表面金属离子；
[0007]
5、漂洗：去离子水漂洗，温度45-60℃；
[0008]
6、烘干。
[0009]
从上述工艺过程中可以看出，硅片需要经历一个大概45-65℃的相对高温的过程。硅片在前期的切割过程中会在表面引入各种杂质，包括金属杂质，在较高的温度下，金属杂质在硅中的扩散很快，最快的扩散系数可能达到10-1
cm2/s,在非常高的温度下10秒钟即可穿透650微米厚的硅片。尤其是经切割后的硅片在表面存在一层损伤层，这会导致加快金属杂质的扩散。因此，在上述较高的温度清洗过程中，尤其是在清洗初期，硅片表面存在较高浓度的金属杂质，在较高温度的洗过程中会扩散到硅片内部，导致硅片金属离子含量升高，硅片少数载流子寿命降低，影响硅片性能。而这种由于扩散进入硅片内部的金属离子是不能通过后期清洗的方法去除的，清洗的方法仅仅是去除了硅片表面的金属杂质，并不能去除硅片内部的金属杂质。
[0010]
在硅片尺寸逐渐增加，清洗时间逐渐加长的情况下，这种在清洗过程中金属杂质扩散到硅片内部的问题越严重，导致硅片金属离子含量增加，硅片少数载流子寿命降低。加之产品参数要求的提高，常规的清洗方法已不能满足现有产品的要求。


技术实现要素：

[0011]
鉴于上述问题，本发明提供一种太阳能硅片清洗方法、硅片、电池、组件及清洗系统，以解决现有技术存在的以上或者其他前者问题。
[0012]
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种太阳能硅片清洗方法，对硅片进行药液清洗和氧化清洗之前，对硅片依次进行低温氧化清洗和氧化去除，其中，
[0013]
在进行低温氧化清洗时，采用低温氧化溶液对硅片进行清洗，在硅片表面形成氧化层；
[0014]
在进行氧化去除时，采用酸溶液对硅片进行清洗，去除硅片表面氧化层。
[0015]
进一步的，低温氧化溶液为臭氧水溶液或高浓度硝酸溶液。
[0016]
进一步的，臭氧水溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0017]
进一步的，高浓度硝酸溶液的浓度为50％-65％。
[0018]
进一步的，低温氧化溶液的温度为0-10℃。
[0019]
进一步的，低温氧化清洗时间为1-5min。
[0020]
进一步的，酸溶液为氢氟酸溶液或盐酸溶液，氢氟酸溶液的浓度为30％-50％，盐酸溶液的浓度为20％-30％。
[0021]
进一步的，酸溶液的温度为20-25℃。
[0022]
进一步的，氧化去除的时间为20-40s。
[0023]
进一步的，在进行低温氧化清洗之前，进行预清洗，预清洗采用超声去离子水清洗，温度为20-25℃，清洗时间为1-5min。
[0024]
进一步的，在进行氧化去除之后，对硅片进行漂洗，漂洗采用去离子水进行超声溢流清洗，温度为35-45℃，清洗时间为2-10min。
[0025]
一种太阳能硅片，采用上述的太阳能硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片金属离子含量中，fe<1
×
10
14
atom/cm3，cu<1
×
10
15
atom/cm3。
[0026]
一种太阳能电池，包括上述的太阳能硅片。
[0027]
一种太阳能组件，包括上述的太阳能电池。
[0028]
一种太阳能硅片清洗系统，包括用于对硅片进行清洗的预清洗部、用于对硅片进行药液清洗的药液清洗部、用于对硅片进行氧化清洗的氧化清洗部和用于对硅片进行烘干的烘干部，其特征在于：还包括用于对硅片进行低温氧化清洗的低温氧化清洗部、用于对硅片进行氧化去除的氧化去除部和用于对硅片进行漂洗的第一漂洗部，预清洗部、低温氧化清洗部、氧化去除部、第一漂洗部、药液清洗部、氧化清洗部与烘干部依次设置，对硅片依次进行清洗。
[0029]
进一步的，低温氧化清洗部包括低温氧化清洗槽和低温保持装置，低温保持装置与低温氧化清洗槽连接。
[0030]
进一步的，低温保持装置包括冷却装置、冷却动力装置和温度控制装置，冷却装置设于低温氧化清洗槽上，冷却装置与冷却动力装置连接，温度控制装置与冷却动力装置电连接。
[0031]
进一步的，冷却装置为冷却盘管，冷却动力装置为压缩机。
[0032]
进一步的，温度控制装置为温控器。
[0033]
由于采用上述技术方案，在对硅片进行清洗时，采用药液清洗之前进行低温氧化清洗和氧化去除，在低温氧化清洗时，采用氧化溶液在低温环境下对硅片进行清洗，该氧化溶液为过饱和臭氧水溶液或高浓度硝酸，对硅片表面的损伤层进行氧化，在硅片表面形成一层氧化层，同时使得金属离子等杂质附着在氧化层上，并采用酸溶液进行氧化层去除，在低温环境下进行清洗，降低金属离子在硅片中的扩散速度，减少硅片金属离子含量，提高硅片少数载流子寿命，提高硅片性能，提升太阳能电池转换效率。
附图说明
[0034]
图1是本发明的在相同温度下时间与fe离子之间的关系示意图；
[0035]
图2是本发明的在相同温度下时间与cu离子之间的关系示意图；
[0036]
图3是本发明的在相同温度下未通入臭氧和通入臭氧条件下fe离子和cu离子的浓度与时间的关系示意图；
[0037]
图4是本发明的在1s时间内fe离子和cu离子的含量随温度的变化关系图；
[0038]
图5是本发明的在3s时间内fe离子和cu离子的含量随温度的变化关系图；
[0039]
图6是本发明的在5s时间内fe离子和cu离子的含量随温度的变化关系图；
[0040]
图7是本发明的在7s时间内fe离子和cu离子的含量随温度的变化关系图；
[0041]
图8是本发明的硅片清洗系统的结构示意图。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0043]
本发明的一些实施例均涉及一种太阳能硅片清洗方法、硅片、电池、组件及清洗系统，用于对切割后的硅片进行清洗，在较低的温度下采用氧化溶液对硅片进行清洗，减少金属杂质的扩散速度，减少硅片金属离子含量，提高硅片少数载流子寿命，进而提高硅片性能，提升太阳能电池转换效率。
[0044]
一种太阳能硅片清洗方法，对切片后的硅片进行清洗，去除硅片表面的各种杂质，同时，减少杂质在硅中的扩散，降低硅片金属离子含量，具体为：对硅片进行药液清洗和氧化清洗之前，对硅片依次进行低温氧化清洗和氧化去除，其中，
[0045]
在进行低温氧化清洗时，采用低温氧化溶液对硅片进行清洗，采用低温清洗，减少金属杂质在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，硅片与低温氧化溶液发生氧化反应，硅片表面的损伤层被氧化，在硅片表面形成氧化层；
[0046]
在进行氧化去除时，采用酸溶液对硅片进行清洗，酸溶液与硅片表面的氧化层进行反应，硅片表面的氧化层被反应去除掉，去除硅片表面氧化层，同时附着在氧化层上的金属及其他杂质随氧化层的脱落分解而脱离硅片。
[0047]
氧化去除清洗后，氧化层被去除，此时，硅片表面金属离子含量大幅降低，再依次进行药液清洗和氧化清洗，去除硅片表面的有机物等杂质和表面的金属离子，在药液清洗和氧化清洗时，采用高温清洗，能够有效减少金属离子进入硅片内部，进而降低硅片金属离子含量。
[0048]
在进行低温氧化清洗时，低温氧化溶液可以为臭氧水溶液，优选的，该臭氧水溶液为过饱和臭氧水溶液，该过饱和臭氧水溶液在制备时，在气温氧化槽内放置去离子水，将臭氧气体通入去离子水中，形成过饱和臭氧水溶液，同时利用臭氧形成鼓泡，进行鼓泡清洗，使得过饱和臭氧水溶液与硅片充分接触，对硅片表面进行充分氧化，并对该过饱和臭氧水溶液进行冷却，将过饱和臭氧水溶液的温度控制在较低温度内，形成低温氧化清洗环境，以便降低金属杂质在硅片中的扩散速度，将较多的金属杂质清洗掉，减少金属杂质进入硅片内部；或者，该低温氧化溶液为高浓度硝酸溶液，高浓度硝酸溶液的浓度为50％-65％，该高浓度硝酸的浓度可以是50％，或者是55％，或者是60％，或者是65％，或者是其他浓度，根据实际需求进行选择，高浓度硝酸具有氧化性，对硅片进行清洗时，对硅片表面进行氧化，在硅片表面形成一层氧化层，同时，控制高浓度硝酸溶液的温度，将高浓度硝酸的温度控制在交底温度内，形成低温氧化清洗环境，以便降低金属杂质在硅片中的扩散速度，将较多的金
属杂质清洗掉，减少金属杂质进入硅片内部；或者，该低温氧化溶液也可以为双氧水，或者，该低温氧化溶液为其他类型的能够对硅片进行氧化的氧化溶液，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
[0049]
上述的低温氧化溶液的温度为0-10℃，该低温氧化溶液的温度可以是0℃，或者是3℃，或者是6℃，或者是9℃，或者是12℃，或者是其他温度，根据实际需求进行选择，将低温氧化溶液控制在较低温度环境中，以便降低金属杂质在硅片中的扩散速度，将较多的金属杂质清洗掉，减少金属杂质进入硅片内部，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
[0050]
上述的低温氧化清洗时间为1-5min，该清洗时间可以是1min，或者是3min，或者是5min，或者是7min，或者是其他清洗时间，根据实际需求进行选择，将硅片放置于低温氧化溶液中1-5min中，在此过程中，硅片表面与低温氧化溶液发生氧化反应，硅片表面的切割损伤层被氧化，在硅片表面形成一层氧化层，该低温氧化清洗时间根据实际需求进行选择，控制氧化层的厚度，进而保证硅片的厚度在规格要求内。
[0051]
在对硅片进行氧化去除清洗中，硅片表面的氧化层与酸溶液反应，去除氧化层，同时将附着在氧化层上的金属及其他杂质去除掉，降低硅片表面的金属离子及杂质，以便于减少后续药液清洗和氧化清洗的过程中金属离子进入硅片内部，该酸溶液可以为氢氟酸溶液，该氢氟酸溶液的浓度为30％-50％，或者，该酸溶液为盐酸溶液，盐酸溶液的浓度为20％-30％，或者，该酸溶液为其他能够和氧化硅反应以达到去除氧化层的酸溶液，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
[0052]
在对硅片进行氧化去除清洗中，酸溶液的温度为20-25℃，该酸溶液的温度为20℃，也可以是22℃，或者是24℃，或者是25℃，或者是其他温度，根据实际需求进行选择，氧化去除的时间为20-40s，该氧化去除的时间可以是20s，也可以是25s，或者是30s，或者是35s，或者是40s，或者是其他氧化去除时间，根据实际需求进行选择，根据实际需求进行选择，去除氧化层的同时，控制硅片的厚度，使得硅片的厚度满足规格要求。
[0053]
在进行低温氧化清洗之前，进行预清洗，去除切片后硅片表面的杂质，预清洗采用超声去离子水清洗，温度为20-25℃，该预清洗温度可以是20℃，也可以是22℃，或者是24℃，或者是25℃，或者是其他温度，根据实际需求进行选择，清洗时间为1-5min，该清洗时间可以是1min，也可以是2min，或者是3min，或者是4min，或者是5min，或者是其他清洗时间，根据实际需求进行选择，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
[0054]
在进行氧化去除之后，对硅片进行漂洗，去除氧化去除清洗中硅片表面的酸溶液及杂质，保持硅片表面的清洁度，漂洗采用去离子水进行超声溢流清洗，温度为35-45℃，该温度可以是35℃，也可以是37℃，或者是40℃，或者是43℃，或者是45℃，或者是其他温度，根据实际需求进行选择，清洗时间为2-10min，该清洗时间可以是2min，也可以是4min，或者是6min，或者是8min，或者是10min，或者是其他清洗时间，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
[0055]
具体地，上述的硅片清洗方法，包括以下步骤：
[0056]
预清洗：采用超声去离子水清洗，温度为20-25℃，清洗时间为1-5min，去除切片后硅片表面的杂质；
[0057]
低温氧化清洗：采用低温氧化溶液进行清洗，温度为0-10℃，时间为1-5min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层
氧化层；
[0058]
氧化去除：采用酸溶液对硅片进行清洗，温度为20-25℃，时间20-40s，去除硅片表面的氧化层；
[0059]
漂洗：采用去离子水进行超声溢流清洗，温度35-45℃，时间2-10min，去除硅片表面的酸溶液及杂质；
[0060]
药液清洗及氧化清洗，去除硅片表面的有机物等杂质和表面的金属离子，其中，药液清洗时，采用清洗剂进行清洗，氧化清洗时，采用氢氧化钾、双氧水和去离子水混合溶液进行清洗，为现有清洗方法，这里不再详细说明；
[0061]
清洗后对硅片进行烘干。
[0062]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片金属离子含量中，fe<1
×
10
14
atom/cm3，cu<1
×
10
15
atom/cm3。
[0063]
一种太阳能电池，包括上述的太阳能硅片。
[0064]
一种太阳能组件，包括上述的太阳能电池。
[0065]
实施例一
[0066]
一种太阳能硅片清洗方法，包括以下步骤：
[0067]
预清洗：采用超声去离子水清洗，温度为23℃，清洗时间为3min，去除切片后硅片表面的杂质；
[0068]
低温氧化清洗：采用低温氧化溶液进行清洗，温度为0℃，时间为1min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液；
[0069]
氧化去除：采用酸溶液对硅片进行清洗，温度为23℃，时间30s，去除硅片表面的氧化层，该酸溶液为氢氟酸溶液，氢氟酸溶液的浓度为40％；
[0070]
漂洗：采用去离子水进行超声溢流清洗，温度40℃，时间5min，去除硅片表面的酸溶液及杂质；
[0071]
药液清洗及氧化清洗；
[0072]
清洗后对硅片进行烘干。
[0073]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝1.99
×
10
15
atom/cm3，cu＝3.25
×
10
17
atom/cm3。
[0074]
实施例二
[0075]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0076]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为0℃，时间为3min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0077]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝8.37
×
10
14
atom/cm3，cu＝6.35
×
10
15
atom/cm3。
[0078]
实施例三
[0079]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0080]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为0℃，时间为5min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0081]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝2.32
×
10
14
atom/cm3，cu＝8.77
×
10
15
atom/cm3。
[0082]
实施例四
[0083]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0084]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为0℃，时间为7min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0085]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝9.82
×
10
13
atom/cm3，cu＝1.12
×
10
15
atom/cm3。
[0086]
实施例五
[0087]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0088]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为3℃，时间为1min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0089]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝9.88
×
10
13
atom/cm3，cu＝9.23
×
10
14
atom/cm3。
[0090]
实施例六
[0091]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0092]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为3℃，时间为3min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0093]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝3.48
×
10
13
atom/cm3，cu＝1.20
×
10
14
atom/cm3。
[0094]
实施例七
[0095]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0096]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为3℃，时间为5min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0097]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝7.87
×
10
13
atom/cm3，cu＝6.32
×
10
14
atom/cm3。
[0098]
实施例八
[0099]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例
中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0100]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为3℃，时间为7min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0101]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝9.36
×
10
13
atom/cm3，cu＝1.05
×
10
15
atom/cm3。
[0102]
实施例九
[0103]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0104]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为6℃，时间为1min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0105]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝3.21
×
10
13
atom/cm3，cu＝1.27
×
10
14
atom/cm3。
[0106]
实施例十
[0107]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0108]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为6℃，时间为3min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0109]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝7.23
×
10
12
atom/cm3，cu＝9.25
×
10
13
atom/cm3。
[0110]
实施例十一
[0111]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0112]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为6℃，时间为5min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0113]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝1.27
×
10
13
atom/cm3，cu＝1.11
×
10
14
atom/cm3。
[0114]
实施例十二
[0115]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0116]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为6℃，时间为7min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0117]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝1.26
×
10
14
atom/cm3，cu＝1.78
×
10
15
atom/cm3。
[0118]
实施例十三
[0119]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0120]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为9℃，时间为1min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0121]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝7.88
×
10
13
atom/cm3，cu＝5.79
×
10
14
atom/cm3。
[0122]
实施例十四
[0123]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0124]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为9℃，时间为3min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0125]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝8.33
×
10
12
atom/cm3，cu＝9.34
×
10
13
atom/cm3。
[0126]
实施例十五
[0127]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0128]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为9℃，时间为5min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0129]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝8.06
×
10
13
atom/cm3，cu＝7.23
×
10
14
atom/cm3。
[0130]
实施例十六
[0131]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0132]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为9℃，时间为7min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0133]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝5.26
×
10
14
atom/cm3，cu＝9.42
×
10
15
atom/cm3。
[0134]
实施例十七
[0135]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0136]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为12℃，时间为1min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0137]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝1.32
×
10
14
atom/cm3，cu＝3.29
×
10
15
atom/cm3。
[0138]
实施例十八
[0139]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0140]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为12℃，时间为3min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0141]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝9.36
×
10
13
atom/cm3，cu＝1.09
×
10
15
atom/cm3。
[0142]
实施例十九
[0143]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0144]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为12℃，时间为5min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0145]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝1.39
×
10
14
atom/cm3，cu＝2.89
×
10
15
atom/cm3。
[0146]
实施例二十
[0147]
本实施例与实施例一相比，低温氧化清洗步骤不同，其余步骤均相同，在本实施例中，对低温氧化清洗步骤进行说明。
[0148]
在低温氧化清洗步骤中，采用低温氧化溶液进行清洗，温度为12℃，时间为7min，降低金属离子在硅片中的扩散速度，进而减少金属杂质进入硅片中，同时，在硅片表面形成一层氧化层，在本实施例中，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液。
[0149]
一种太阳能硅片，采用上述的硅片清洗方法制备而成，硅片的少数载流子寿命≥100μs，硅片体金属离子含量中，fe＝2.41
×
10
15
atom/cm3，cu＝1.09
×
10
16
atom/cm3。
[0150]
对上述的二十个实施例的数据进行汇总对比，其数据如下表。
[0151]
表1.在不同温度和不同时间条件下硅片的fe离子和cu离子的含量对比表
[0152][0153]
如表1和图1、图2、图4、图5、图6和图7所示，对于硅片中的fe离子和cu离子，相同工艺条件下，采用低温氧化溶液对硅片进行清洗，在低温氧化溶液的温度相同的情况下，随着
清洗的时间增长，fe离子和cu离子含量快速下降，当清洗时间超过5min后，由于时间的增加，表面金属离子扩散进入硅片内部的深度增加，致使后期清洗后的硅片的fe离子和cu离子的含量下降缓慢，甚至呈增加趋势，所以，在采用低温氧化溶液进行清洗时，清洗时间控制在1-5min；在相同工艺条件下，在低温氧化溶液对硅片进行清洗时，相同清洗时间下，温度越高，表面金属离子扩散进入硅片内部的深度增加，fe离子和cu离子的含量下降越缓慢，时间越长，fe离子和cu离子的含量下降越缓慢，所以，在低温氧化溶液清洗时，温度控制在0-10℃；在采用低温氧化溶液对硅片进行低温清洗时，将温度和清洗时间相配合，选择合适的清洗时间和清洗温度，则得到的清洗后的硅片的fe离子和cu离子含量最低，则硅片的性能越好。
[0154]
表2.在相同温度下，通入臭氧和不通入臭氧条件下硅片的fe离子和cu离子的含量对比表
[0155][0156][0157]
由表2内容可以知道，在相同温度和清洗时间相同的条件下，在低温清洗溶液中通入臭氧和不通入臭氧对硅片中的fe离子和cu离子影响不同，如图3和表2所示，在通入臭氧条件下，清洗后的硅片中的fe离子和cu离子含量明显下降。在采用药液清洗之前，采用氧化溶液在低温环境下进行清洗，降低金属离子的扩散速度，减少硅片金属离子含量，提高硅片少数载流子寿命，进而提高硅片性能，提升太阳能电池转换效率。
[0158]
一种太阳能硅片清洗系统，如图8所示，包括用于对硅片进行清洗的预清洗部、用于对硅片进行清洗的药液清洗部、用于对硅片氧化清洗的氧化清洗部、用于对硅片烘干的烘干部，还包括用于对硅片进行低温氧化清洗的低温氧化清洗部、用于对硅片进行氧化去除的氧化去除部和用于对硅片进行漂洗的第一漂洗部，预清洗部、低温氧化清洗部、氧化去除部、第一漂洗部、药液清洗部、氧化清洗部与烘干部依次设置，对硅片依次进行清洗，去除硅片表面的金属离子及有机物等杂质，同时，降低金属离子的扩散速度，减少硅片金属离子含量，提高硅片少数载流子寿命，进而提高硅片性能，提升太阳能电池转换效率。
[0159]
上述的药液清洗部与氧化清洗部之间，具有第二漂洗部，用于去除硅片表面的药液及有机物杂质，保持硅片表面的清洁度，避免对后续清洗步骤造成影响。上述的氧化清洗部与烘干部之间具有第三漂洗部，用于去除硅片表面的氧化清洗部的溶液及表面金属离子，保持硅片表面的清洗度。
[0160]
具体地，上述的预清洗部包括预清洗槽，即，1槽，该预清洗槽内设有去离子水，并且该预清洗槽设有超声装置，使得预清洗槽具有超声功能，对放置于预清洗槽内的硅片进行超声清洗。该超声装置优选为超声发生器，该超声发生器通过超声波换能器与预清洗槽连接，对硅片进行超声清洗。
[0161]
上述的低温氧化清洗部包括低温氧化清洗槽，即，2槽，该低温养护清洗槽内设有低温氧化溶液，该低温氧化溶液为过饱和臭氧水溶液或高浓度硝酸溶液，对硅片表面进行
氧化，在硅片表面形成一层氧化层，该低温氧化清洗槽设有低温保持装置，对低温氧化清洗槽进行低温保持，使得低温氧化清洗槽内的溶液温度保持在较低温度，使得硅片在低温环境进行清洗。
[0162]
低温保持装置包括冷却装置、冷却动力装置和温度控制装置，冷却装置设于低温氧化清洗槽上，冷却装置与冷却动力装置连接，温度控制装置与冷却动力装置电连接，冷却装置在冷却动力装置的作用下对低温氧化清洗槽进行冷却，温度控制装置对低温氧化清洗槽内的温度进行时时监控，当低温氧化清洗槽内的温度超过设定的最高温度时，温度控制装置控制冷却动力装置动作，对低温氧化清洗槽进行冷却；当低温氧化清洗槽的温度低于设定的最低温度时，温度控制装置控制冷却动力装置停止工作，冷却装置停止对低温氧化清洗槽进行冷却，将低温氧化清洗槽内的温度控制在设定的温度范围内。该冷却装置为冷却盘管，冷却动力装置为压缩机，优选为制冷压缩机，温度控制装置为温控器，均为市售产品，根据实际需求进行选择。
[0163]
上述的氧化去除部包括氧化去除槽，即，3槽，该氧化去除槽内设有酸溶液，对硅片进行清洗，去除硅片表面的氧化层，该酸溶液为氢氟酸溶液，该氢氟酸溶液的浓度为30-50％。
[0164]
上述的第一漂洗部包括第一漂洗槽，即，4槽，该第一漂洗槽内设有去离子水，同时该第一漂洗槽为溢流槽，并在第一漂洗槽上设有超声装置，对硅片进行超声溢流清洗，将硅片表面的酸溶液去除。
[0165]
上述的药液清洗部包括药液清洗槽，即，5槽，在该药液清洗槽内设有清洗药液，去除硅片表面的有机物等杂质。
[0166]
上述的第二漂洗部包括第二漂洗槽，即，6槽，在该第二漂洗槽内设有去离子水，对硅片进行漂洗，去除硅片表面的药液。
[0167]
上述的氧化清洗部包括氧化清洗槽，即，7槽，该氧化清洗槽内设有氢氧化钾、双氧水和去离子水混合溶液，去除硅片表面的金属离子。
[0168]
上述的第三漂洗部包括第三漂洗槽，即，8槽，该第三漂洗槽内设有去离子水，用于去除硅片表面的氢氧化钾、双氧水和去离子水混合溶液。
[0169]
上述的烘干部包括烘干机，对硅片进行烘干，去除硅片表面的去离子水，该烘干机为市售产品，根据实际需求进行选择。
[0170]
在对切片后的硅片进行清洗时，在机械手的作用下，将硅片依次放置于预清洗部、低温氧化清洗部、氧化去除部、第一漂洗部、药液清洗部、第二漂洗部、氧化清洗部、第三漂洗部和烘干部，依次对硅片进行清洗，去除硅片表面的金属离子及有机物等杂质，减少金属杂质的扩散速度，减少硅片金属离子含量，提高硅片少数载流子寿命，进而提高硅片性能，提升太阳能电池转换效率。
[0171]
由于采用上述技术方案，在对硅片进行清洗时，采用药液清洗之前进行低温氧化清洗和氧化去除，在低温氧化清洗时，采用氧化溶液在低温环境下对硅片进行清洗，该氧化溶液为过饱和臭氧水溶液或高浓度硝酸，对硅片表面的损伤层进行氧化，在硅片表面形成一层氧化层，同时使得金属离子等杂质附着在氧化层上，并采用酸溶液进行氧化层去除，在低温环境下进行清洗，降低金属离子在硅片中的扩散速度，减少硅片金属离子含量，提高硅片少数载流子寿命，提高硅片性能，提升太阳能电池转换效率。
[0172]
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。