一種硅片清洗劑及硅片清洗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種硅片清洗劑及硅片清洗方法，用于制作硅太陽能電池，屬于太陽能電池生產技術領域。
【背景技術】
[0002]在單晶硅太陽能電池生產中，硅片的一般生產加工流程為單晶生長—切斷—外徑滾磨—平邊或V型槽處理—切片—倒角—研磨、腐蝕—拋光—清洗—檢測—表面制絨及酸洗—擴散制結—去磷硅玻璃—等離子刻蝕及酸洗—鍍減反射膜—絲網印刷—快速燒結等。上述清洗主要指的是拋光后的最終清洗，而在單晶硅片加工過程中很多步驟都需要清洗，一般在每道工序結束之前都有一次清洗過程來盡量消除本道工序的污染物。因為在單晶硅太陽能電池生產工藝中，經切片、研磨、倒角、拋光等多道工序加工成的硅片，其表面已吸附了各種雜質，如顆粒、金屬粒子、硅粉粉塵及有機雜質，因此消除上述污染物的硅片表面清洗至關重要，且清洗的潔凈程度直接影響著電池片的成品率和可靠率。
[0003]在單晶硅太陽能電池生產工藝中，單晶硅在切片、清洗等制作過程中硅片表面會產生損傷層、堿、鹽、有機污染、金屬雜質與灰塵等。其中對于損傷層與金屬雜質可在制絨與后續酸洗過程中有效去除，而對于灰塵與有機污染等在制絨反應中很難去除，而它們會阻礙硅片表面的晶向腐蝕，引起明顯色差，增高反射率，降低制絨質量與影響硅片整體的制絨效果。
[0004]目前表面清洗工藝一般采用粗拋與APM清洗工藝，同時借助物理超聲波清洗方法。粗拋使用較高濃度氫氧化鈉溶液與硅片發生反應，雖然可去除表面損傷層，在一定程度上去除表面污染物，但粗拋之后硅片表面溶液殘留較多堿，同時減薄量很大，不易控制，對后續工藝產生較大影響。而APM清洗工藝，使用氨水與雙氧水進行清洗，通過氧化與微刻蝕去除輕微有機物，表面顆粒與部分金屬污染物，氨水容易揮發，雙氧水容易分解，需要不斷補加，工藝穩定性差，清洗效果不完全。
【發明內容】
[0005]本發明目的是提供一種硅片清洗劑及硅片清洗方法，該工藝不僅用于常規清洗，而且對于常規清潔劑很難洗干凈的硅棒或者硅錠切片時AB膠的污染以及操作過程不規范造成的嚴重指紋污染等的清洗效果完全，同時具有良好的穩定性，在常溫下可進行清洗，并且對娃片表面無腐蝕，節約原材料，降低成本。
[0006]本發明提出一種非離子型表面活性劑、強效環保的有機清潔劑與去離子水混合而成的新型單晶硅清洗劑。其中，有機清潔劑是以有極強的去污能力的檸檬烯為主的有機試劑。非離子型表面活性劑選擇吐溫系列和司盤系列的混合物，其中非離子型表面活性劑質量百分比為0.5%?3 % ;有機清潔劑包括檸檬烯，其質量百分比為10 %?70%，異丙醇，其質量百分比為1%?20%，乙二胺，其質量百分比為0.5%?2%。其清洗原理為清洗劑與有機污染物質在水溶液中通過相似相溶原理，以及卷縮、增溶、乳化、粘附等作用機理，使得被洗基體與液固污垢間的潤濕角大大減小，鋪展系數增大，從而使污垢迅速脫離被洗基體表面，懸浮于清洗液中，通過漂洗而除去，
[0007]所述硅片清洗劑中，檸檬烯能夠有效溶解包括AB膠，油污等多種硅片表面污染并且具有極易乳化的特點，同時因其綠色無污染可大大降低異丙醇的用量，很好的代替了有毒、污染大的有機試劑;非離子型表面活性劑的添加可使檸檬烯與水以任意比混合，表面活性劑的憎水基團在洗滌液中與污垢結合與包覆，親水基團與水分子結合，通過乳化作用和潤濕作用將污垢從硅片表面分離出來;異丙醇對表面活性劑有很好的溶解能力，可以防止表面活性劑的吸附殘留問題;乙二胺可作為金屬螯合劑，降低硅片表面金屬離子濃度。
[0008]本發明提供一種硅片清洗方法，其特征在于按照上述質量百分比將非離子型表面活性劑、有機清潔劑與去離子水混合均勻后加入20?25倍去離子水稀釋得到清洗液，在常溫下將硅片放入清洗液中進行清洗。清洗工藝可分批連續進行，每批原始硅片常溫清洗4?6分鐘，每清洗15批次之后補加清洗液為原始太陽能電池硅片清洗液總質量的0.09 %?
0.13 %，如此循環補液完成批量生產。
[0009]本發明相比現有技術的優點在于，對于硅片表面污染物使用以檸檬烯為主的有機清潔劑可達到良好的去污效果，特別適用于表面較臟硅片的清洗；同時使用該工藝代替粗拋與APM工藝，對硅片表面無腐蝕，溶液無揮發，無刺激性氣味，對設備要求低，有效降低氨水與雙氧水的使用量;使用本工藝常溫即可清洗，操控簡單，可大大降低生產成本，符合如今“高效、綠色、環保”的生產理念。
【具體實施方式】
[〇〇1〇] 實施例1:
[〇〇11](1)、配制硅片清洗液:
[0012]取5L玻璃燒杯，加入表面活性劑、有機清潔劑與去離子水配制本發明所述清洗劑；其中，吐溫80的質量百分比為1.5%，司盤80的質量百分比為0.6%，檸檬烯的質量百分比為10%?30%，異丙醇的質量百分比為3%?10%，乙二胺的質量百分比為0.5%，加入去離子水至溶液4L，劇烈攪拌成乳狀液后得到清潔劑。在預清洗槽中加入80L去離子水，加入配制清洗劑4L混合均勻得到清洗液。
[0013](2)硅片表面清洗:
[〇〇14] 常溫下將硅片以400pcs為一個批次加入清洗液中清洗4min，之后放入去離子水中進行漂洗，每清洗15批次之后對清洗液進行補液，補加清洗劑為原始硅片清洗液總質量的0.09 %?0.13 %，如此循環補液完成批量生產。
[〇〇15](3)硅片表面清潔結果:
[0016]通過觀察，硅片表面膠及其他油脂殘留均清洗干凈，硅片表面無指紋印殘留，外觀合格，硅片減薄量顯著降低。將清洗后硅片經過后續工藝步驟制備太陽能電池，電池外觀與電性數據良好。
[0〇17] 實施例2:
[0018](1)配制硅片清洗液:
[0019]取5L玻璃燒杯，加入表面活性劑、有機清潔劑與去離子水配制本發明所述清洗劑；其中吐溫20質量百分比為1.5%，司盤80質量百分比為0.8%，檸檬烯質量百分比為40%?60%，異丙醇質量百分比為10%?15%，乙二胺1%，加入去離子水至溶液4升，劇烈攪拌成乳狀液后，形成清潔劑。預清洗槽中加入80L去離子水，加入配制清洗劑4L混合均勾得到清洗液。
[0020](2)硅片表面清洗:
[〇〇21] 常溫下將硅片以400pcs為一個批次加入清洗液中清洗4min，之后放入去離子水中進行漂洗，每清洗15批次之后對清洗液進行補液，補加清洗劑為原始硅片清洗液總質量的0.09 %?0.13 %，如此循環補液完成批量生產。
[〇〇22] (3)硅片表面清潔結果:
[0023]通過觀察，硅片表面膠及其他油脂殘留均清洗干凈，硅片表面無指紋印殘留，外觀合格，硅片減薄量顯著降低。將清洗后硅片經過后續工藝步驟制備太陽能電池，電池外觀與電性數據良好。
[〇〇24] 實施例3:
[〇〇25] (1)配制硅片清洗液:
[0026]取5L玻璃燒杯，加入表面活性劑、有機清潔劑與去離子水配制本發明所述清洗劑；其中吐溫20質量百分比為1.5%，司盤20質量百分比為1.5%，檸檬烯質量百分比為60%?70%，異丙醇質量百分比為15%?20%，乙二胺2%，加入去離子水至溶液4L，劇烈攪拌成乳狀液后得到清潔劑。預清洗槽中加入80L去離子水，加入配制清洗劑4L混合均勻得到清洗液。
[〇〇27] (2)硅片表面清洗:
[〇〇28] 常溫下將硅片以400pcs為一個批次加入清洗液中清洗4min，之后放入去離子水中進行漂洗，每清洗15批次之后對清洗液進行補液，補加清洗劑為原始硅片清洗液總質量的0.09 %?0.13 %，如此循環補液完成批量生產。
[〇〇29] (3)硅片表面清潔結果:
[0030]通過觀察，硅片表面膠及其他油脂殘留均清洗干凈，硅片表面無指紋印殘留，外觀合格，硅片減薄量顯著降低。將清洗后硅片經過后續工藝步驟制備太陽能電池，電池外觀與電性數據良好。
[0031]上述實施例，其區別在于配比濃度與清洗劑稀釋程度的不同，可根據不同單晶硅片污染程度進行配制。
【主權項】
1.一種硅片清洗劑，其特征在于:該清洗劑是包括非離子型表面活性劑、有機清潔劑與去離子水的混合溶液;所述非離子型表面活性劑為吐溫系列和司盤系列的混合物，所述有機清洗劑包括檸檬烯，異丙醇，乙二胺。2.根據權利要求1所述的硅片清洗劑，其特征在于，所述非離子型表面活性劑的質量占總溶液的質量百分比為1 %?3%。3.根據權利要求1所述的硅片清洗劑，其特征在于，所述檸檬烯的質量占總溶液的質量百分比為10%?70%。4.根據權利要求1所述的硅片清洗劑，其特征在于，所述異丙醇的質量占總溶液的質量百分比為1 %?20%。5.根據權利要求1所述的硅片清洗劑，其特征在于，所述乙二胺的質量占總溶液的質量百分比為0.5%?2%。6.—種硅片清洗方法，其特征在于包括以下步驟:步驟1:按下述質量百分比將非離子型表面活性劑、有機清潔劑和去離子水混合均勻配制成硅片清洗劑;所述非離子型表面活性劑為吐溫系列和司盤系列的混合物，質量占總溶液的質量百分比為〇.5%?3%，所述有機清潔劑中檸檬烯的質量占總溶液的質量百分比為10%?70%，異丙醇的質量占總溶液的質量百分比為1 %?20%，乙二胺的質量占總溶液的質量百分比為0.5%?2%。步驟2:在步驟1中配制成的清洗劑中加入20?25倍體積的去離子水進行稀釋，將其攪拌均勻得到清洗液。步驟3:在常溫下將硅片放入步驟2中稀釋后的硅片清洗液中進行清洗。7.如權利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于:所述的步驟3中的清洗分批連續進行，每批硅片清洗4?6分鐘，每清洗15批次之后補加清洗劑，如此循環補液完成批量生產。8.根據權利要求6所述硅片清洗方法，其特征在于，每清洗15批次之后補加清洗液質量為步驟2中稀釋后硅片清洗液總質量的0.09%?0.13%。
【專利摘要】本發明提供了一種硅片清洗劑及硅片清洗方法，用于制作硅太陽能電池，屬于太陽能電池生產技術領域。該清洗劑是包括有吐溫系列和司盤系列混合配制的表面活性劑、有機清潔劑與去離子水的混合溶液。其中，有機清洗劑包括檸檬烯，異丙醇，乙二胺。清洗方法為將清洗劑各組分混合均勻后加入20～25倍去離子水稀釋，在常溫下將硅片放入清洗液中進行清洗。該方法特別適用于表面較臟硅片的清洗；使用該工藝代替粗拋與APM工藝，可有效降低氨水與雙氧水的使用量，對硅片表面無腐蝕；對設備要求低，操控簡單，可大大降低生產成本，符合如今“高效、綠色、環保”的生產理念。
【IPC分類】H01L21/02, C11D10/02
【公開號】CN105505643
【申請號】CN201510976468
【發明人】張震華, 吳孟強, 其他發明人請求不公開姓名
【申請人】電子科技大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月23日