[发明专利]一种晶体硅片预清洗液及其预清洗工艺

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种晶体硅片预清洗液及其预清洗工艺。

背景技术

目前商业化的太阳能级晶体硅片因为其本身的制造工艺问题，造成了晶体硅片表面有大量金属杂质残留、有机污染物残留、机械损伤、颗粒物残留等。金属杂质会对太阳能电池的电性能产生很大的影响，造成电池的开路电压、短路电流降低，从而降低电池效率；有机污染物残留、颗粒等会阻碍晶体硅片的制绒晶向腐蚀情况，造成制绒后的晶体硅片表面出现斑点、颜色不均等问题，降低电池片的良品率。因此，在制造太阳能电池片之前，往往需要对硅片进行预清洗。

目前在太阳能电池制造领域使用的预清洗工艺，主要有如下一些方法：

（一） 纯水超声工艺：将晶体硅片放入纯水中，利用超声波进行清洗。该方法可以有效的去除颗粒物残留，但是对去除金属杂质残留、有机污染物残留等效果不佳。

（二） RCA标准清洗法：

（1）SPM：H₂SO₄ /H₂O₂ 120～150℃ SPM具有很高的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物氧化生成CO₂和H₂O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属，但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。 

（2）HF(DHF)：HF(DHF) 20～25℃ DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜，因此，附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中，同时DHF抑制了氧化膜的形成。因此可以很容易地去除硅片表面的Al，Fe，Zn，Ni等金属，DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。用DHF清洗时，在自然氧化膜被腐蚀掉时，硅片表面的硅几乎不被腐蚀。 

（3）APM (SC-1）：NH₄OH/H₂O₂ /H₂O 30～80℃ 由于H₂O₂的作用，硅片表面有一层自然氧化膜(SiO₂)，呈亲水性，硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH₄OH腐蚀，因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中，从而达到去除粒子的目的。在 NH₄OH腐蚀硅片表面的同时，H₂O₂又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。 

（4）HPM (SC-2)：HCl/H₂O₂/H₂O 65～85℃ 用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污，在室温下HPM就能除去Fe和Zn。

但是RCA清洗工艺生产成本高，因此限制了其在太阳能电池制造行业的应用。

（三）单晶硅粗抛光工艺：利用高浓度的碱溶液对单晶硅表面进行快速腐蚀一定厚度，这样可以有效的去除单晶硅表面的一些金属杂质残留、颗粒残留、有机污染残留，但是减薄量过大可能会造成电池片的弯曲、影响电池片的电性能，另外高浓度碱溶液反应快速、激烈，反应过程很难控制。经过粗抛光后，硅片表面的性质发生改变，制绒后容易产生白斑等外观不良。

（四）硅片清洗液：现有技术中硅片清洗液主要由乙醇、丙酮、硅酸钠及去离子水经混合配制而成，乙醇的质量百分比浓度为7~12%，丙酮的质量百分比浓度为3~7%，硅酸钠的质量百分比浓度为1~3%，余量为去离子水，优点在于清洗液中的丙酮可以清洗掉硅片上的有机物，因为硅片上残留的有机杂质主要有胶水、合成蜡、油脂、纤维及切削液残留物，而这些有机杂质能较好地溶于丙酮；清洗液中的乙醇可以有效地除去硅片清洗完后在其表面上残留的丙酮；此外，硅酸钠可以缓减反应的速度，从而减少了对硅片的损伤；清洗硅片时，先使用去离子水将硅片上的无机杂质清洗掉，再使用上述清洗液进行清洗，去除硅片上的有机杂质。

综合比较以上的一些预清洗方法，从经济性、安全性、清洗效果、生产成本、产量等方面考虑各种预清洗及其预清洗工艺都存在着上述谈及的不足之处。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种晶体硅片预清洗液，该预清洗液成分简单，成本低，去除晶体硅片表面杂质残留效果好，对晶体硅片无损伤。

本发明的第二个目的在于提供采用上述晶体硅片预清洗液对晶体硅片进行预清洗的工艺，该工艺工艺简单，清洗晶体硅片效率高，清洗效果好，经济安全，过程稳定，无污染。