[发明专利]光伏电池硅片清洗剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池硅片生产技术领域，尤其涉及光伏电池硅片清洗剂及其制备方法。

背景技术

光伏电池硅片在使用前外观应呈银灰色，不允许存在夹层，发黑，氧化，指纹和沾污的痕迹或杂质，因此，在高效单晶硅太阳能硅片制备工艺中，要想获得高的光电转化效率，必须要有表面清洁的硅晶片，表面金属污染必须降低到有害值以下。现阶段硅片加工都采用多线切割机，多线切割机采用钢丝带动碳化硅磨料进行切割硅片，会造成硅片表面的有机物沾污、颗粒沾污以及金属离子沾污，这些杂质的污染特别是金属离子污染物如Cu、Fe、Na等，很容易从硅片表面扩散到内部形成深能级复合中心，从而影响非平衡少子寿命进而降低光电转化效率。所以电池硅片在生产前一定要先清洗，以去除杂质。

光伏电池硅片表面的污染物主要以原子、离子、分子或膜的形式，以物理或化学方法存在于硅片表面或硅片表面的氧化膜中，对硅片的清洗要求是既能去除各类杂质又不破坏硅片性能。目前对硅片清洗多采用水溶液清洗法，是因为水溶液清洗价廉而安全，对杂质和基体选择性好，可将杂质清洗至非常低的水平。

光伏电池硅片清洗技术主要有以下几类，早期常用的是RCA清洗法，但由于RCA清洗使用的试剂成本高，清洗后硅片表面粗糙，且对环境和人体都有一定危害，不适合光伏电池硅片的清洗。部分企业在RCA基础上改良，方法一：稀释或加入表面活性剂、螯合剂等提高对金属和表面颗粒的去除效果；方法二：RCA清洗液结合兆声清洗法和喷射法清洗抛光硅片，实验结果表明该方法对于去除硅片表面的微小颗粒具有更高的效果。目前碱性清洗技术正逐渐取代RCA清洗技术成为光伏电池硅片的主要清洗技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏电池硅片清洗剂及其制备方法，该清洗剂能与硅片表面进行复杂的物理和化学反应，如螯合、络合、皂化等作用，有效去除太阳能硅片在线切割过程中产生的有机物沾污、尘埃及其它颗粒污染和金属离子沾污等，清洗率高达99%以上。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种光伏电池硅片清洗剂，由以下物质按重量百分比制成：氢氧化钾0.5～3%、碳酸钠1～3%、硅酸钠2～3%、硼酸钠0.5～2%、二乙烯三胺五乙酸0.2～1%、十二烷基苯磺酸钠3～6%、C12或C18脂肪醇聚氧乙烯醚6～9%、C13或C15直链羰基醇聚氧乙烯醚5～8%、四甲基氢氧化铵2～5%、三乙醇胺油酸皂3～6%、余量为去离子水。

上述光伏电池硅片清洗剂的制备方法，主要包括以下步骤：

（1）将氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、硼酸钠、二乙烯三胺五乙酸、十二烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，搅拌均匀，制成碱性混合溶液A；

（2）将C12或C18脂肪醇聚氧乙烯醚、C13或C15直链羰基醇聚氧乙烯醚、四甲基氢氧化铵、三乙醇胺油酸皂溶于去离子水中，搅拌均匀，制成混合溶液B；

（3）将以上两种溶液混合均匀，即得到太阳能硅片清洗剂。

上述各步骤均在50～60℃常压加热条件下进行。

上述各步骤所有的配制过程须边加料边搅拌。

非离子表面活性剂不受酸、碱和电解质的影响，并具有较强的渗透力，活性剂分子可渗入硅片表面与吸附物之间向深处扩散，将颗粒托起，活性剂分子取而代之吸附在硅片表面上，防止颗粒的再次吸附。本发明中选用了聚氧乙烯链结构的活性剂AEO-9，它吸附时以非极性碳氢链与固体接触为主，亲水的聚氧乙烯链则大部分伸向水中，形成较厚的保护层，形成粒子相接近的空间障碍，有利于更好的去除颗粒，C12或C18脂肪醇聚氧乙烯醚与C13或C15直链羰基醇聚氧乙烯醚为无色透明油状液体，这些表面活性剂完全溶于水，不燃、不爆、易生物降解，是清洗剂的主要成分。

螯合剂二乙烯三胺五乙酸可有效去除金属离子，螯合剂的主要成分是螯合环，它的两端有N-O共用电子对和金属离子作用，将其拉向螯合环，将金属离子包裹进去。

十二烷基苯磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，白色或淡黄色粉末，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强，去污力高，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，已被国际安全组织认定为安全化工原料。

硅酸钠具有良好的助洗效果。它在硅片的表面上生成一层很薄的保护膜，硅酸钠的水溶液在清洗过程中对溶液中的污垢和固体微粒具有悬浮、分散和乳化的能力，能防止污垢再沉积到硅片上。硅酸钠水溶液经水解，能产生氢氧基，使清洗剂保持一定的pH值。

碳酸钠能将污垢皂化而将污垢除去，但在清洗剂中不宜加入过量，以免损伤硅片。