專利名稱：太陽能電池硅片清洗劑及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種太陽能電池硅片清洗劑及其使用方法，屬于太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硅片清洗對半導(dǎo)體工業(yè)的重要性早在50年代初就引起人們的高度重視，這是由于硅片表面沾污的雜質(zhì)嚴(yán)重影響電池片的性能、可靠性和成品率。硅片表面的污染物的雜質(zhì)可歸納為三類(1)油脂、松香、環(huán)氧樹脂、聚乙二醇等有機物；(2)金屬、金屬離子及一些無機化合物；(3)塵埃及其它顆粒等。硅片清洗要求即能去除各類雜質(zhì)又不破壞硅片。這些雜質(zhì)的污染特別是金屬雜質(zhì)在高溫擴散中會形成晶格缺陷，嚴(yán)重影響到電池片的各性能指標(biāo)。所以電池在生產(chǎn)之前一定要先清洗，以去除雜質(zhì)。清洗要分物理清洗和化學(xué)清洗，化學(xué)清洗分水溶液清洗和氣相清洗，由于水溶液清洗價廉而安全，對雜質(zhì)和基體選擇性好，可將雜質(zhì)清洗至非常低的水平，因此水溶液清洗
一直占主導(dǎo)位置。硅片清洗技術(shù)的發(fā)展大致可分為四個階段，第一階段建立了最初的化學(xué)和機制拋光，但由于處理不當(dāng)，往往會造成金屬雜質(zhì)的重新沉淀以及金屬雜質(zhì)的再次污染；第二階段從1961-1971年，使用最初的RCA-I清洗液該清洗技術(shù)的發(fā)展是清洗技術(shù)的立程碑，第三階段從1972-1989年，這一階段的工作主要集中于對RCA清洗化學(xué)原理，適用情況和影響因素等進行深入研究和分析，對RCA清洗技術(shù)進行改進，RCA清洗技術(shù)對環(huán)境污染比較嚴(yán)重；第四階段至今，側(cè)重于對溶液清洗機理和動力學(xué)的研究以及新型清洗技術(shù)的開發(fā)研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種太陽能電池硅片清洗劑及其使用方法，該清洗劑能有效去除由線切割單晶硅而產(chǎn)生的表面油脂及硅片內(nèi)部金屬雜質(zhì)和粘附在硅片表面的塵埃和其它顆粒， 使電池片組裝組件的利用率高達(dá)97%以上，同時提高電池片轉(zhuǎn)換效率到18. 2%以上，電池片開路電壓在632mv以上。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
一種太陽能電池硅片清洗劑，由如下摩爾比的組分配制而成次氯酸鈉三聚磷酸鈉磷酸鈉水=5 15: 5 10:1 5:10 100。作為上述方案的進一步優(yōu)選，所述次氯酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、水之間的摩爾比為7 12: 7 8:2 4:80 100。一種上述太陽能電池硅片清洗劑的使用方法，包括如下步驟將切割后的單晶硅片放在清洗劑中進行超聲波清洗，其清洗時間為5分鐘-20分鐘，清洗溫度為40°C -60°C。作為優(yōu)選，所述清洗時間為8分鐘-15分鐘，清洗溫度為50°C -55°C。本發(fā)明的優(yōu)越性在于1.目前硅片行業(yè)廣泛使用的清洗液仍是以RCA清洗法為基礎(chǔ)框架，該清洗法使用大量高純度化學(xué)試劑，將增加運行成本，而且對環(huán)境污染嚴(yán)重，而采用此清洗劑能夠克服用RCA清洗法所造成的缺點，并能達(dá)到較好的清洗效果；2.工藝簡單， 操作方便；3.滿足環(huán)保要求。本發(fā)明提供的新型清洗劑清洗硅片的方法，滿足工業(yè)化生產(chǎn)的目的。本發(fā)明的有益效果在于
1)次氯酸鈉的分子式是NaCIO，屬于強堿弱酸鹽，是一種能完全溶解于水的液體，與水的親和性好，可與水以任意比配比，次氯酸鈉的清洗原理主要是通過它的水解生成次氯酸和OH-離子，生產(chǎn)的OH-離子能與油脂類反應(yīng)，將油脂類分解，從而能有效去除硅片表面的油脂；次氯酸在光或熱的作用下再進一步分解形成新生態(tài)氧，新生態(tài)氧有極強的氧化性，能與有機物反應(yīng)，從而能有效去除硅片表面的有機物。次氯酸鈉在水中的水解反應(yīng)方式如下 ClO > H2O — HClO + OH \HC10 光 / 熱一HCl +
。2)三聚磷酸鈉易溶于水，對金屬離子有很好的螯好合作用，能與金屬離子反應(yīng)從而能有效去除硅片表面的金屬雜質(zhì)；三聚磷酸鈉對蛋白質(zhì)類具有膨潤增溶作用，對脂肪類物質(zhì)可起到促進乳化作用，從而能有效去除硅片表面油脂類物質(zhì)；三聚磷酸鈉對固體粒子有分散懸浮作用，從而能有效去除硅片表面上的固體顆粒等雜質(zhì)。3)磷酸鈉極易溶于水，在水中有滑膩的感覺，能增加清洗劑的潤濕能力，并有一定的乳化作用，能提高清洗液的清洗效果。4)本發(fā)明操作簡單、易于生產(chǎn)，可有效降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)品不含任何有機溶劑，無刺激性氣味。5)本發(fā)明與傳統(tǒng)半導(dǎo)體生產(chǎn)常規(guī)用RCA清洗液相比，后者用到的酸量極大，而且都是強酸，氣味較濃，排放對環(huán)境污染較嚴(yán)重，而本發(fā)明用到的次氯酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉對環(huán)境基本無毒害，不存在跑氣泄漏。6)清洗效率高，使用周期長，對硅片無腐蝕性等特點?，F(xiàn)在市場上有售很多進口的清洗液清洗硅片，這些基本上是有機溶劑，對環(huán)境污染較嚴(yán)重，而且成本昂貴，本發(fā)明與傳統(tǒng)的硅片清洗劑及進口清洗液相比單位成本下降近60%。7)提高電池片組裝組件的利用率達(dá)到97%以上及電池片轉(zhuǎn)換效率在18. 2%以上， 電池片開路電壓在632mv以上。8)能適用于不同尺寸單晶硅太陽能電池的硅片清洗，適用于大規(guī)模生產(chǎn)也適用于小批量的生產(chǎn)。9)用本發(fā)明清洗劑清洗過的硅片生長的二氧化硅層中固定電荷密度在 IO10Cm-2數(shù)量級；去重金屬離子能力與常規(guī)CM0S/S0S柵氧化工藝相當(dāng)；溶液和硅片親潤性更佳，更利于后道的絨面制作。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不受以下實施例所限定。實施例1 加5mol次氯酸鈉、5mol三聚磷酸鈉、Imol磷酸鈉于IOOmol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在^°C，超聲波清洗10分鐘，再用去離子水在50°C，超聲漂洗10分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為18. 25%，電池片的Voc為634mv，電池片組裝成組件的利用率為97. 85%。實施例2 加15mol次氯酸鈉、IOmol三聚磷酸鈉、5mol磷酸鈉于IOOmol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在40°C，超聲波清洗20分鐘，再用去離子水在50°C，超聲漂洗10分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為18. 23%，電池片的Voc為632mv，電池片組裝成組件的利用率為98. 35%。實施例3 加IOmol次氯酸鈉、5mol三聚磷酸鈉、3mol磷酸鈉于IOOmol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在50°C，超聲波清洗8分鐘，再用去離子水在60°C，超聲漂洗5分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為 18. 31%，電池片的Voc為634mv，電池片組裝成組件的利用率為98. 22%。實施例4 加7mol次氯酸鈉、7mol三聚磷酸鈉、2mol磷酸鈉于IOOmol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在60°C，超聲波清洗15分鐘，再用去離子水在60°C，超聲漂洗5分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為 18. 20%,電池片的Voc為632mv，電池片組裝成組件的利用率為98. 05%。實施例5 加12mol次氯酸鈉、8mol三聚磷酸鈉、4mol磷酸鈉于IOOmol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在45°C，超聲波清洗5分鐘，再用去離子水在55°C，超聲漂洗8分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為 18. 17%，電池片的Voc為631mv，電池片組裝成組件的利用率為97. 82%。實施例6 加IOmol次氯酸鈉、5mol三聚磷酸鈉、3mol磷酸鈉于90mol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在50°C，超聲波清洗8分鐘，再用去離子水在50°C，超聲漂洗10分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為 18. 31%，電池片的Voc為633mv，電池片組裝成組件的利用率為98. 25%。實施例7 加7mol次氯酸鈉、7mol三聚磷酸鈉、2mol磷酸鈉于80mol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在60°C，超聲波清洗15分鐘，再用去離子水在60°C，超聲漂洗5分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為 18. 22%，電池片的Voc為633mv，電池片組裝成組件的利用率為98. 09%。實施例8 加7mol次氯酸鈉、7mol三聚磷酸鈉、2mol磷酸鈉于90mol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在60°C，超聲波清洗15分鐘，再用去離子水在60°C，超聲漂洗5分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為 18. 26%，電池片的Voc為633mv，電池片組裝成組件的利用率為98. 12%。實施例9 加IOmol次氯酸鈉、5mol三聚磷酸鈉、3mol磷酸鈉于70mol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在50°C，超聲波清洗8分鐘，再用去離子水在55°C，超聲漂洗5分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為 18. 30%,電池片的Voc為633mv，電池片組裝成組件的利用率為98. 05%。實施例10 加7mol次氯酸鈉、7mol三聚磷酸鈉、2mol磷酸鈉于50mol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在60°C，超聲波清洗15分鐘，再用去離子水在55°C，超聲漂洗7分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為 18. 21%，電池片的Voc為632mv，電池片組裝成組件的利用率為97. 93%。實施例11 加15mol次氯酸鈉、IOmol三聚磷酸鈉、5mol磷酸鈉于IOmol水中，混合均勻。將切割好的5英寸單晶硅片放入到混合均勻的太陽能電池硅片清洗劑中，且使清洗劑的溫度控制在40°C，超聲波清洗20分鐘，再用去離子水在50°C，超聲漂洗5分鐘，漂洗兩次，然后噴淋、烘干，最后將此單晶硅片做成太陽能電池片，該太陽能電池片的轉(zhuǎn)化效率為18. 21%，電池片的Voc為630mv，電池片組裝成組件的利用率為97. 85%?？傊?，本發(fā)明太陽能電池硅片清洗劑的清洗時間、清洗溫度與清洗劑中的次氯酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉摩爾濃度相協(xié)調(diào)，以達(dá)到有效去除由線切割單晶硅而產(chǎn)生的表面油脂及硅片內(nèi)部金屬雜質(zhì)。采用本發(fā)明太陽能電池硅片清洗劑，操作簡單，使用方便，不使用有毒強腐蝕試劑，對環(huán)境無毒害，排放符合環(huán)保要求。上述實施例僅用于解釋說明本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，而非對本發(fā)明權(quán)利保護的限定， 凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池硅片清洗劑，其特征在于由如下摩爾比的組分配制而成次氯酸鈉三聚磷酸鈉磷酸鈉水=5 15: 5 10:1 5:10 100。
2.如權(quán)利要求1所述太陽能電池硅片清洗劑，其特征在于所述次氯酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、水之間的摩爾比為7 12: 7 8:2 4:80 100。
3.—種如權(quán)利要求1所述太陽能電池硅片清洗劑的使用方法，其特征在于包括如下步驟將切割后的單晶硅片放在清洗劑中進行超聲波清洗，其清洗時間為5分鐘-20分鐘，清洗溫度為40°C -60°C。
4.如權(quán)利要求3所述太陽能電池硅片清洗劑的使用方法，其特征在于所述清洗時間為8分鐘-15分鐘，清洗溫度為50°C -55°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能電池硅片清洗劑及其使用方法，屬于太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，由如下摩爾比的組分配制而成次氯酸鈉:三聚磷酸鈉:磷酸鈉:水=5~15:5~10:1~5:10~100。本發(fā)明清洗劑能有效去除由線切割單晶硅而產(chǎn)生的表面油脂及硅片內(nèi)部金屬雜質(zhì)和粘附在硅片表面的塵埃和其它顆粒，使電池片組裝組件的利用率高達(dá)97%以上，同時提高電池片轉(zhuǎn)換效率到18.2%以上，電池片開路電壓在632mv以上。
文檔編號C11D7/16GK102199499SQ20111008350
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者張強, 張衡, 謝得平, 黃燕 申請人:浙江向日葵光能科技股份有限公司