CN112143573B - 硅片碱抛后清洗用添加剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅片碱抛后清洗用添加剂，由1～3质量份柠檬酸、0.3～0.5质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～2质量份硫酸钠、2～3质量份氯化钠和85～97质量份水组成。本发明的添加剂可以直接应用于现有清洗设备上，对碱抛后的硅片进行清洗时，在清洗液中加入本发明的添加剂，可改善硅片清洗效果，对多种痕量级杂质有强力的去除作用，且不会形成新的沾污，可通过改善硅片表面的清洁度来提升电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体涉及一种硅片碱抛后清洗用添加剂及其应用。
背景技术
在晶硅电池的湿法生产工艺中，存在着多种污染源，空气中的灰尘颗粒、刻蚀液中的化学药品、硅微粉、水中的杂质、润滑油、密封胶、设备容器和管路中的污染等，均有可能导致硅片在清洗中和清洗后出现污染，污染以有机物、金属、固体颗粒等多种形式存在。其中危害最大的是金属污染，因为硅表面的金属离子或单质在高温或电场加速的条件下，会硅片表面扩散至硅片内部，形成大量深能级复合中心，严重降低少子寿命，引起漏电流增加。此外硅片表面富集的各种污染还会对后期的氧化、镀膜造成不良影响，这些问题均会导致电池片良品率下降，效率降低。因此，光伏行业领域迫切需要一种能在碱抛光后，在氧化以及镀膜工序前，解决污染问题的清洗添加剂。
目前光伏行业中，在抛光后均采用湿法清洗，先用碱和双氧水氧化分解去除有机物，再用盐酸和氢氟酸配合清洗去除氧化硅和金属，部分会额外加入清洗剂。但常规清洗剂有如下缺陷：只能对部分类型杂质起到清洗作用，且只在杂质浓度较高时有效，尤其是对于接近仪器检出限的超痕量PPB-PPM浓度级别污染不理想；对于碱金属离子较为有效，但对于严重影响电池效率的重金属元素作用较差；清洗剂自身有严重的沾污，出现除杂后引入新杂质的现象，以至于出现污点、斑块或液体流痕；对复杂绒面的清洗效果差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅片碱抛后清洗用添加剂及其应用，对碱抛后的硅片进行清洗时，在清洗液中加入本发明的添加剂，可改善硅片清洗效果，对多种痕量级杂质有强力的去除作用，且不会形成新的沾污，可通过改善硅片表面的清洁度来提升电池效率。
为实现上述目的，本发明提供一种硅片碱抛后清洗用添加剂，由1～3质量份柠檬酸、0.3～0.5质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～2质量份硫酸钠、2～3质量份氯化钠和85～97质量份水组成。
优选的，上述硅片碱抛后清洗用添加剂，由1～2质量份柠檬酸、0.3～0.4质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～1.5质量份硫酸钠、2.5～3质量份氯化钠和90～95质量份水组成。
优选的，所述水为去离子水。
本发明还提供一种硅片碱抛后清洗用清洗液，其含有酸溶液和上述的添加剂，添加剂与酸溶液的质量比为0.5～2:100；所述酸溶液为氢氟酸的水溶液。
优选的，所述酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸。
优选的，所述酸溶液中还配入了盐酸。
优选的，所述酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸和5～15wt%的盐酸。
本发明还提供一种硅片碱抛后清洗方法，利用上述的清洗液对碱抛后的硅片进行清洗。
优选的，上述硅片碱抛后清洗方法，其具体步骤包括：
1）配制添加剂：将1～3质量份柠檬酸、0.3～0.5质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～2质量份硫酸钠、2～3质量份氯化钠加入到85～97质量份水中，混合均匀配成添加剂；
2）配制清洗液：将步骤1）制成的添加剂加到酸溶液中，混合均匀配成清洗液；添加剂与酸溶液的质量比为0.5～2:100；酸溶液为氢氟酸的水溶液；酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸；
3）将单晶或多晶硅片浸入步骤2）制得的清洗液中，清洗2～3min。
优选的，步骤1）中，将1～2质量份柠檬酸、0.3～0.4质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～1.5质量份硫酸钠、2.5～3质量份氯化钠加入到85～97质量份水中，混合均匀配成添加剂。
优选的，步骤2）中，所述酸溶液中还配入了盐酸；酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸和5～15wt%的盐酸。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种硅片碱抛后清洗用添加剂及其应用，本发明的添加剂可以直接应用于现有清洗设备上，对碱抛后的硅片进行清洗时，在清洗液中加入本发明的添加剂，可改善硅片清洗效果，对多种痕量级杂质有强力的去除作用，且不会形成新的沾污，可通过改善硅片表面的清洁度来提升电池效率。
清洗液配入本发明的添加剂后，对固体微粒、有机油污、痕量金属离子及其单质，均有良好的剥离润湿包裹作用，还可利用配位等化学键合抓取硅片上的微量杂质并絮凝成稳态胶束，比分子间作用力更加牢固有效且与硅片互相排斥；且清洗后会在硅片上形成保护层，阻止剥离下来的杂质二次吸附，且保护层易在去离子水中被洗净，不会形成沾污。
采用配入本发明添加剂的清洗液对碱抛后的硅片进行清洗，具有如下优势：
1、能够提高电池少子寿命、电流电压、以及填充因子FF，显著降低反向漏电流。
2、降低低效片出现概率，提高生产良率，提高电池平均效率。
3、对痕量杂质有很好的除杂作用，结合牢固，且能长期保护硅片表面清洁。
4、润湿性好，在复杂结构绒面以及卡齿处的硅片清洗上有着优越的能力。
5、可在较宽的PH和温度条件下使用，耐酸耐碱耐高低温。
6、使用方便，工艺简单，对硅片无损伤，清洗速度快。
7、无刺激性气味，无磷无毒不可燃无腐蚀，安全环保。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明对碱抛后的硅片进行清洗，具体步骤包括：
1）配制添加剂：将1～3质量份柠檬酸、0.3～0.5质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～2质量份硫酸钠、2～3质量份氯化钠加入到85～97质量份去离子水中，混合均匀配成添加剂；
2）配制清洗液：将步骤1）制成的添加剂加到酸溶液中，混合均匀配成清洗液；添加剂与酸溶液的质量比为0.5～2:100；酸溶液为氢氟酸的水溶液；酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸；
3）将单晶或多晶硅片浸入步骤2）制得的清洗液中，清洗2～3min。
优选的，步骤1）中，将1～2质量份柠檬酸、0.3～0.4质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～1.5质量份硫酸钠、2.5～3质量份氯化钠加入到90～95质量份水中，混合均匀配成添加剂。
优选的，步骤2）中，所述酸溶液中还配入了盐酸；酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸和5～15wt%的盐酸。
本发明的具体实施例如下：
实施例1
对碱抛后的硅片进行清洗，具体步骤包括：
1）配制添加剂：将2质量份柠檬酸、0.35质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1.2质量份乙二醇、2质量份硫酸钠、2质量份氯化钠加入到85质量份去离子水中，混合均匀配成添加剂；
2）配制清洗液：将步骤1）制成的添加剂加到酸溶液中，混合均匀配成清洗液；添加剂与酸溶液的质量比为1.2:100；酸溶液为氢氟酸的水溶液；酸溶液中还配入了盐酸；酸溶液中含有5wt%的氢氟酸和5wt%的盐酸；
3）将硅片浸入步骤2）制得的清洗液中，清洗2min。
实施例2
对碱抛后的硅片进行清洗，具体步骤包括：
1）配制添加剂：将3质量份柠檬酸、0.5质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1质量份乙二醇、1质量份硫酸钠、3质量份氯化钠加入到97质量份去离子水中，混合均匀配成添加剂；
2）配制清洗液：将步骤1）制成的添加剂加到酸溶液中，混合均匀配成清洗液；添加剂与酸溶液的质量比为2:100；酸溶液为氢氟酸的水溶液；酸溶液中还配入了盐酸；酸溶液中含有5wt%的氢氟酸和5wt%的盐酸；
3）将硅片浸入步骤2）制得的清洗液中，清洗2min。
实施例3
对碱抛后的硅片进行清洗，具体步骤包括：
1）配制添加剂：将1质量份柠檬酸、0.3质量份月桂醇聚氧乙烯醚、2质量份乙二醇、1.5质量份硫酸钠、2.5质量份氯化钠加入到95质量份去离子水中，混合均匀配成添加剂；
2）配制清洗液：将步骤1）制成的添加剂加到酸溶液中，混合均匀配成清洗液；添加剂与酸溶液的质量比为0.5:100；酸溶液为氢氟酸的水溶液；酸溶液中还配入了盐酸；酸溶液中含有5wt%的氢氟酸和5wt%的盐酸；
3）将硅片浸入步骤2）制得的清洗液中，清洗2min。
对比例1
对碱抛后的硅片进行清洗，具体步骤包括：
1）配制清洗液：将盐酸加到酸溶液中，混合均匀配成清洗液；酸溶液为氢氟酸的水溶液；清洗液中含有5wt%的氢氟酸和5wt%的盐酸；
2）将硅片浸入步骤1）制得的清洗液中，清洗2min。
将实施例1至3和对比例1清洗后的硅片制成镀膜片，典型少子寿命对比如表1所示；
表1 典型少子寿命对比
将实施例1至3和对比例1清洗后的硅片制成电池片，等条件平均效率对比如表2所示；
表2 等条件平均效率对比
通过上述对比可知，采用配入本发明添加剂的清洗液对碱抛后的硅片进行清洗，能够提高电池少子寿命、电流电压、以及填充因子FF，提高电池平均效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.硅片碱抛后清洗用添加剂，其特征在于，由1～3质量份柠檬酸、0.3～0.5质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～2质量份硫酸钠、2～3质量份氯化钠和85～97质量份水组成。
2.根据权利要求1所述的硅片碱抛后清洗用添加剂，其特征在于，由1～2质量份柠檬酸、0.3～0.4质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～1.5质量份硫酸钠、2.5～3质量份氯化钠和90～95质量份水组成。
3.硅片碱抛后清洗用清洗液，其特征在于，其含有酸溶液和权利要求1或2所述的添加剂，添加剂与酸溶液的质量比为0.5～2:100；所述酸溶液为氢氟酸的水溶液。
4.根据权利要求3所述的硅片碱抛后清洗用清洗液，其特征在于，所述酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸。
5.根据权利要求3所述的硅片碱抛后清洗用清洗液，其特征在于，所述酸溶液中还配入了盐酸。
6.根据权利要求5所述的硅片碱抛后清洗用清洗液，其特征在于，所述酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸和5～15wt%的盐酸。
7.硅片碱抛后清洗方法，其特征在于，利用权利要求3至6中任一项所述的清洗液对碱抛后的硅片进行清洗。
8.根据权利要求7所述的硅片碱抛后清洗方法，其特征在于，其具体步骤包括：
1）配制添加剂：将1～3质量份柠檬酸、0.3～0.5质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～2质量份硫酸钠、2～3质量份氯化钠加入到85～97质量份水中，混合均匀配成添加剂；
2）配制清洗液：将步骤1）制成的添加剂加到酸溶液中，混合均匀配成清洗液；添加剂与酸溶液的质量比为0.5～2:100；酸溶液为氢氟酸的水溶液；酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸；
3）将硅片浸入步骤2）制得的清洗液中，清洗2～3min。
9.根据权利要求8所述的硅片碱抛后清洗方法，其特征在于，步骤1）中，将1～2质量份柠檬酸、0.3～0.4质量份月桂醇聚氧乙烯醚、1～2质量份乙二醇、1～1.5质量份硫酸钠、2.5～3质量份氯化钠加入到85～97质量份水中，混合均匀配成添加剂。
10.根据权利要求8所述的硅片碱抛后清洗方法，其特征在于，步骤2）中，所述酸溶液中还配入了盐酸；酸溶液中含有5～15wt%的氢氟酸和5～15wt%的盐酸。
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