CN105810563A - 一种太阳能电池硅片的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池硅片的清洗方法，包括步骤：采用臭氧水溶液对硅片进行浸泡清洗，使硅片表面产生氧化层；采用氢氟酸溶液对硅片进行表面腐蚀处理；对硅片进行漂洗。本发明清洗方法先以臭氧水溶液对硅片进行浸泡清洗，能够有效地氧化硅片表面沾污的有机物污质，并氧化硅片表面形成氧化膜；然后通过氢氟酸溶液对硅片进行腐蚀清洗，去除表面的金属污质，并腐蚀掉表面的氧化膜，在腐蚀掉表面氧化膜的同时去除了表面污质，从而实现对硅片表面的清洗。本发明清洗方法中采用臭氧水溶液，臭氧水溶液与表面有机物污质反应产生CO2和H2O，对人体无危害性，且臭氧水溶液产生的废液对环境污染小，不需要进行特殊处理。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺技术领域，特别是涉及一种太阳能电池硅片的清洗方法。
背景技术
在太阳能电池制造工艺中，硅片作为太阳能电池的核心部件，其各项性能参数直接影响太阳能电池的发电效率。制结前硅片表面的性质和状态直接影响结特性，从而影响成品太阳能电池的性能。电池硅片达到良好的清洗效果，有助于提高成品太阳能电池的发电效率。
在硅片切割制备过程中以及储存、运输过程中，在硅片表面会沾污杂质，主要包括：(1)油脂、松香、蜡等有机物质；(2)金属离子及各种无机化合物；(3)尘埃以及其他可溶性物质。对硅片清洗通常采用化学清洗的方法，现有技术中，采用硝酸和氢氟酸的混合液对硅片进行清洗，硝酸的作用是使单质硅氧化为二氧化硅，使硅片表面被氧化后形成致密的二氧化硅薄膜；腐蚀液中由于存在氢氟酸，使二氧化硅溶解，生成的络合物六氟化硅溶于水，使硅的表面被腐蚀，达到清洗表面的目的。
然而，现有的这种清洗方法存在如下缺点：混合液中使用硝酸对硅片表面进行氧化，反应会产生氮氧化物，对人体具有危害性，存在危害操作人员健康的风险。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种太阳能电池硅片的清洗方法，克服了现有清洗方法中会产生危害性物质，存在危害人体健康的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能电池硅片的清洗方法，包括步骤：
S1：采用臭氧水溶液对硅片进行浸泡清洗，使硅片表面产生氧化层；
S2：采用氢氟酸溶液对硅片进行表面腐蚀处理；
S3：对硅片进行漂洗。
可选地，所述步骤S1具体包括：将硅片置于水中，以预设流量向水中持续鼓入臭氧气体，持续预设时间。
可选地，所述预设流量的大小范围为2-10标准升/分钟，包括端点值。
可选地，所述预设时间的范围为1-5分钟，包括端点值。
可选地，所述步骤S2具体包括：将硅片置于氢氟酸溶液中静置，所述氢氟酸溶液具有第一浓度。
可选地，所述第一浓度的范围为5-15％，包括端点值。
可选地，所述步骤S3包括：
S30：将硅片置于碱性溶液中静置，取出后用水漂洗。
可选地，所述碱性溶液为具有第二浓度的氢氧化钾溶液，所述第二浓度的范围为2-8％，包括端点值。
可选地，在所述步骤S30之后还包括：
S31：将硅片置于氢氟酸与盐酸的混合液中静置，取出后用水漂洗。
可选地，所述氢氟酸的浓度范围为5-15％，包括端点值；所述盐酸的浓度范围为5-15％，包括端点值。
由上述技术方案可以看出，本发明所提供的太阳能电池硅片的清洗方法，包括步骤：S1采用臭氧水溶液对硅片进行浸泡清洗，使硅片表面产生氧化层；S2采用氢氟酸溶液对硅片进行表面腐蚀处理；S3：对硅片进行漂洗。
本发明清洗方法中先以臭氧水溶液对硅片进行浸泡清洗，臭氧水溶液具有较高的氧化还原电势，能够有效地氧化硅片表面沾污的有机物污质，并氧化硅片表面形成氧化膜；然后通过氢氟酸溶液对硅片进行腐蚀清洗，能去除表面的金属污质，并腐蚀掉表面的氧化膜，在腐蚀掉表面氧化膜的同时去除了表面污质，从而实现对硅片表面的清洗。
本发明清洗方法中采用臭氧水溶液，臭氧水溶液与表面有机物污质反应产生CO2和H2O，对人体无危害性，且臭氧水溶液产生的废液对环境污染小，不需要进行处理。因此，与现有方法相比，本发明太阳能电池硅片的清洗方法克服了现有清洗方法中会产生危害性物质，存在危害人体健康的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池硅片的清洗方法的流程图；
图2为本发明又一实施例提供的一种太阳能电池硅片的清洗方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
请参考图1，为本发明实施例提供的一种太阳能电池硅片的清洗方法的流程图，该清洗方法包括步骤：
S1：采用臭氧水溶液对硅片进行浸泡清洗，使硅片表面产生氧化层；
S2：采用氢氟酸溶液对硅片进行表面腐蚀处理；
S3：对硅片进行漂洗。
由上述技术方案可以看出，本实施例提供的太阳能电池硅片的清洗方法，先以臭氧水溶液对硅片进行浸泡清洗，臭氧水溶液具有较高的氧化还原电势，硅片与臭氧水溶液接触后，表面附着的有机物污质被氧化，并氧化硅片表面形成一层氧化膜；然后通过氢氟酸溶液对硅片进行腐蚀清洗，能去除表面的金属污质，并腐蚀掉表面形成的氧化膜，在腐蚀掉表面氧化膜的同时去除了表面污质，从而实现对硅片表面的清洗。
本实施例清洗方法中采用臭氧水溶液，臭氧水溶液与表面有机物污质反应产生CO2和H2O，对人体无危害性，且臭氧水溶液产生的废液对环境污染小，不需要作特殊处理。因此与现有方法相比，本实施例太阳能电池硅片的清洗方法克服了现有清洗方法中会产生危害性物质，存在危害人体健康的问题。
下面结合各步骤的具体实施方式对本发明太阳能电池硅片的清洗方法进行详细描述。本发明所提供的一种太阳能电池硅片的清洗方法，具体包括步骤：
S1：采用臭氧水溶液对硅片进行浸泡清洗，使硅片表面产生氧化层。其具体包括：将硅片置于水中，以预设流量向水中持续鼓入臭氧气体，持续预设时间。
在本实施例中，将待清洗的硅片置于水中，通过向水中持续鼓入臭氧气体，臭氧气体溶于水形成臭氧水溶液，来对硅片进行浸泡清洗。臭氧水溶液具有较强的腐蚀性和氧化性，当硅片接触到溶有臭氧的水溶液后，表面的有机物污质会迅速反应，被氧化，生成CO2和H2O，而硅片表面也会迅速被氧化形成一层氧化膜，即二氧化硅层。
本实施例中选择将硅片置于水溶液中，以持续向水中鼓入臭氧气体来进行反应过程。在此反应过程中，硅片在臭氧水溶液中的反应速度较快，这是由于在臭氧气体溶于水的过程中，臭氧溶入水中迅速分解产生过氧离子及自由基，会与硅片迅速反应，氧化硅片表面的有机物污质，并氧化硅片表面形成一层氧化膜。因此，本实施例中采用向水溶液中持续鼓入臭氧气体的方法，保证了反应活性，使具有较快的反应过程，具有较高的反应效率。
在实际清洗操作中，向水溶液中鼓入臭氧气体的流量以及持续时间可根据清洗槽和水的体积进行调整。在硅片表面形成的氧化层随水溶液中臭氧浓度的增大而增加。在一种具体实施例中，所述预设流量的大小范围可为2-10标准升/分钟，包括端点值；所述预设时间的范围可以是1-5分钟，包括端点值。
在实际操作中，可将若干待清洗的硅片置于花篮中，将放置硅片的花篮置于清洗槽水中，然后向水中持续通入臭氧气体。其中，水优选采用去离子水。
S2：采用氢氟酸溶液对硅片进行表面腐蚀处理。将待清洗的硅片从臭氧溶液中取出后，置于氢氟酸溶液中静置，该氢氟酸溶液具有第一浓度，静置一段时间。
将经过臭氧水溶液清洗处理的硅片放入氢氟酸溶液中，氢氟酸溶液能去除硅片表面的金属污质，并腐蚀硅片表面形成的氧化膜(SiO2层)，在腐蚀掉表面氧化膜的同时去除了表面附着的污质及颗粒，从而达到清洗效果。
在本发明一种具体实施方式中，所述第一浓度的范围为5-15％，包括端点值。静置时间可根据氢氟酸溶液的浓度以及硅片的实际情况来控制调整。
当硅片在氢氟酸溶液中清洗完成后，将硅片从清洗池中取出，放入去离子水中漂洗。
S3：对硅片进行漂洗。经过上两步清洗处理后，对硅片进行进一步漂洗，具体包括：
S30：将硅片置于碱性溶液中静置，取出后用水漂洗。
经上步处理的硅片，取出用去离子水漂洗后，将硅片置于碱性溶液中，静置一段时间。通过在碱性溶液中静置，能进一步溶解硅片表面附着的污质、颗粒物以及氧化物。硅片从碱性溶液中取出后，放入去离子水中漂洗。
在本发明一种具体实施例中，所述碱性溶液可采用具有第二浓度的氢氧化钾溶液，所述第二浓度的范围为2-8％，包括端点值。可以理解的是，在本发明的其它实施例中，也可采用其它类型的碱性溶液，其浓度可根据实际情况调整，在此不做限定。
S31：将硅片置于氢氟酸与盐酸的混合液中静置，取出后用水漂洗。通过在氢氟酸与盐酸的混合液中静置清洗，对硅片表面的氧化物和金属污质再次进行有效去除。
在一种具体实施例中，所述氢氟酸的浓度范围为5-15％，包括端点值；所述盐酸的浓度范围为5-15％，包括端点值。可以理解的是，在实际操作中，氢氟酸及盐酸的浓度可以根据实际情况调整。
经过混合溶液清洗处理后的硅片，取出后置于去离子水中漂洗，然后进行干燥。则完成对电池硅片的清洗。
另外，本实施例所述清洗方法在常温下进行，采用一般的清洗槽或清洗池即可，无需更换现有设备，操作简单方便。
综上所述，本实施例提供的太阳能电池硅片的清洗方法，采用向水溶液中持续鼓入臭氧气体的方法，形成臭氧水溶液与硅片进行反应，臭氧的氧化还原电势较高，溶于水中能与硅片较快反应，能快速氧化硅片表面附着的有机物污质，并在硅片表面形成氧化膜层。与现有采用硝酸和氢氟酸混合液的方法相比，本方法氧化反应产生CO2和H2O，产生的物质无污染无危害性，并且废液不需要特殊处理，大大地减少了对环境的污染。并且，现有方法配置混合液会消耗大量硝酸，在换液配制时耗时长，而本方法可克服这些缺点。
经多次试验验证，采用该清洗方法，在硅片表面形成的氧化膜表面比原来的硅表面更为平坦，而且在用氢氟酸去除氧化膜后，硅片表面的微粗糙度依然没有劣化的迹象。在较短时间内无论是清洗效果还是表面状态，都达到了对更加严格的硅片表面洁净度的要求和大直径硅片工艺的要求。
以上对本发明所提供的一种太阳能电池硅片的清洗方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池硅片的清洗方法，其特征在于，包括步骤：
S1：采用臭氧水溶液对硅片进行浸泡清洗，使硅片表面产生氧化层；
S2：采用氢氟酸溶液对硅片进行表面腐蚀处理；
S3：对硅片进行漂洗。
2.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：将硅片置于水中，以预设流量向水中持续鼓入臭氧气体，持续预设时间。
3.如权利要求2所述的清洗方法，其特征在于，所述预设流量的大小范围为2-10标准升/分钟，包括端点值。
4.如权利要求3所述的清洗方法，其特征在于，所述预设时间的范围为1-5分钟，包括端点值。
5.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：将硅片置于氢氟酸溶液中静置，所述氢氟酸溶液具有第一浓度。
6.如权利要求5所述的清洗方法，其特征在于，所述第一浓度的范围为5-15％，包括端点值。
7.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S30：将硅片置于碱性溶液中静置，取出后用水漂洗。
8.如权利要求7所述的清洗方法，其特征在于，所述碱性溶液为具有第二浓度的氢氧化钾溶液，所述第二浓度的范围为2-8％，包括端点值。
9.如权利要求7所述的清洗方法，其特征在于，在所述步骤S30之后还包括：
S31：将硅片置于氢氟酸与盐酸的混合液中静置，取出后用水漂洗。
10.如权利要求9所述的清洗方法，其特征在于，所述氢氟酸的浓度范围为5-15％，包括端点值；所述盐酸的浓度范围为5-15％，包括端点值。
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