一种太阳能多晶黑硅片的清洗方法技术

本发明专利技术涉及太阳能多晶黑硅片领域，公开了一种太阳能多晶黑硅片的清洗方法。该清洗方法包括一次水洗、碱洗、一次漂洗、混合酸洗及二次漂洗，本发明专利技术适用于经长时间放置或运输后表面被氧化或污染的湿法制备的黑硅片的清洗。此清洗方法能够保证清洗前后黑硅片反射率变化不超过2%，且能获得较高的短路电流。清洗后的硅片表面洁净度提高，有利于后续的扩散、镀膜等工艺的进行。同时该清洗方法中的碱洗步骤，能对黑硅片的绒面进行再修饰，从而获得更高的开路电压和填充因子，得到较高转换效率的电池片。

A Cleaning Method for Solar Polycrystalline Black Silicon Wafer

The invention relates to the field of solar polycrystalline black silicon wafers, and discloses a cleaning method of solar polycrystalline black silicon wafers. The cleaning method includes one rinse, alkali rinse, one rinse, mixed acid rinse and two rinses. The invention is suitable for cleaning black silicon wafers prepared by wet method with oxidation or contamination on the surface after long time storage or transportation. This cleaning method can ensure that the reflectivity of the black silicon wafer does not change more than 2% before and after cleaning, and can obtain high short circuit current. After cleaning, the surface cleanliness of silicon wafer is improved, which is conducive to the subsequent diffusion, coating and other processes. At the same time, the alkali washing step in the cleaning method can re-modify the black silicon suede, so as to obtain higher open circuit voltage and filling factor, and obtain higher conversion efficiency of the batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能多晶黑硅片的清洗方法
本专利技术涉及太阳能多晶黑硅片领域，尤其涉及一种太阳能多晶黑硅片的清洗方法。
技术介绍
多晶黑硅片具有相对较低的反射率，是未来多晶电池片的主流，但昂贵的干法设备和具有环保压力的湿法工艺，使得一些企业对黑硅的制备技术只能望而却步。又因传统添加剂金刚线效率偏低，所以，用制绒后的黑硅片代替原硅片是提高多晶电池片转换效率的有效途径。目前，黑硅的制备方法主要有反应离子刻蚀法和金属辅助化学溶液刻蚀法，电池工厂无论购买那一种黑硅片，都会存在放置时间和运输时间的问题，在这个过程中黑硅片容易被氧化和污染。黑硅片在进入扩散前需要进行一步清洗工艺，才能确保其转换效率，同时最大程度的降低电池片的污染问题。长时间放置和运输后的黑硅片，表面容易被氧化和污染，所以在扩散前需要进行一步清洗工艺。目前黑硅片的清洗方法主要为采用混合酸液通过不同的清洗设备进行清洗。这种清洗方法，虽然能够去除黑硅片表面的金属杂质，但却无法除去经放置或运输后黑硅片的绒面的损伤，清洗后的黑硅片的转换效率的提升不明显。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种太阳能多晶黑硅片的清洗方法。该清洗方法是专门针对经过长时间放置或在运输过程中表面被污染或氧化的黑硅片设计的。本专利技术的清洗方法可提高黑硅片的表面洁净度，降低黑硅片的污染比例，并对黑硅片的绒面进行一定的修饰。通过该清洗方法能提高黑硅片的开路电压和填充因子，提高太阳能多晶黑硅片的转换效率。本专利技术的具体技术方案为：一种太阳能多晶黑硅片的清洗方法，包括以下步骤：(1)一次水洗：在常温下，将黑硅片的表面用水清洗10-60s；(2)碱洗：将经步骤(1)处理后的黑硅片，用浓度为0.5-5wt％氢氧化钾溶液处理10-100s，氢氧化钾溶液的温度为20-30℃，随反应的进行补加氢氧化钾溶液；(3)一次漂洗：在常温下，将经步骤(2)处理后的黑硅片用水清洗10-60s；(4)混合酸洗：将经步骤(3)处理后的黑硅片用浓度为6-20wt％的盐酸溶液、浓度为1-7wt％的氢氟酸溶液和水制成的混合酸溶液处理10-100s，混合酸溶液中盐酸溶液、氢氟酸溶液和水的体积比为3-10:1-6:2-14，温度为20-30℃，随反应的进行补加混合酸溶液；(5)二次漂洗：最后，在常温下，将经步骤(4)处理后的黑硅片用水清洗10-60s，在50-100℃的条件下烘干30-60s，然后再进入后序工艺。本专利技术通过用水、碱溶液和混合酸溶液清洗黑硅片，处理温度非常温和，使黑硅片的表面更洁净，有利于后续扩散、镀膜等工艺的进行，同时可减少电池片的污染问题。碱洗可以对黑硅片的绒面进行再修饰，且清洗前后反射率变化不超过2％，从而提高黑硅片的短路电流、开路电压和填充因子。酸洗可去除黑硅片表面的金属杂质和氧化硅层。本专利技术采用盐酸溶液和氢氟酸溶液的混合酸溶液清洗黑硅片，盐酸溶液中的氯离子能络合Pt2+、Au3+、Ag+、Cd2+、Hg2+、Cu+等金属离子，能有效去除黑硅片表面的金属杂质。氢氟酸溶液能去除黑硅片在存放或运输过程中在表面形成的很薄的氧化硅层。调节水的清洗时间能洗去黑硅片表面的杂质及残留的酸、碱溶液。调节酸、碱溶液的浓度和清洗时间以获得更高的开路电压和填充因子，最终得到具有高转换效率的电池片。通过本专利技术的清洗方法，黑硅片的污染比例降低为原来的九分之一，黑硅片的转换效率提升了0.1％。目前现有技术中普通多晶的黑硅片的转换效率较低，而且多晶的黑硅片的发展也到了瓶颈期，转换效率很难得到提升。黑硅片的表面被氧化或污染后，转换效率会有所下降，影响太阳能多晶电池片的性能。目前，国内外还没有一条清洗方法既能将黑硅片表面杂质除净又能保证清洗后的黑硅片的转化效率达到被污染前的水平。本专利技术人通过调节黑硅片清洗过程中的试剂浓度和清洗时间，在除去黑硅片表面的杂质和氧化层的同时提高了黑硅片的转换效率。虽然，从字面上看0.1％的提升比较小，但是在太阳能多晶硅领域，转换效率0.1％的提升也是非常困难的。本专利技术的清洗工艺，看似与现有技术中的同类产品制绒清洗的区别不是很大，但是在太阳能多晶黑硅片领域中，常用的清洗剂就那么几种，目前清洗剂的选用上已很难有突破，而黑硅片清洗后的性能的差异主要来自于不同清洗剂浓度、配比和清洗时间的调整。针对黑硅片清洗后的某一种性能来说，也许可以通过简单的有限次试验就能够获得较佳的性能，但是要使清洗后的太阳能多晶黑硅片的综合性能整体得到提升，却并没有想象地那么简单。例如，在清洗过程中，增加某一种清洗剂的浓度或用量也许能够将污染比例降低到接近于零，但是同时却会影响黑硅片的表面反射率和短路电流，而目前来说，人们还无法从这种复杂的大量试验中总结出一套较为明显的规律。这也是目前还没有一条既能将多晶黑硅片表面杂质除净又能保证清洗后的黑硅片的转化效率达到被污染前水平的清洗方法的原因。作为优选，所述黑硅片为制绒清洗后至扩散前经长时间放置或运输过程中表面被污染或被氧化的湿法制备的黑硅片。本专利技术的清洗方法是专门针对制绒清洗后至扩散前经长时间放置或运输过程中表面被污染或被氧化的湿法制备的黑硅片而设计的。本专利技术的清洗步骤也是按照黑硅片在经过长时间放置或在运输过程中表面产生的杂质的特点而设计的。作为优选，所述步骤(2)中氢氧化钾溶液的浓度为1-4wt％。氢氧化钾溶液可洗去黑硅片表面的油污，并对黑硅片的绒面进行再修饰。氢氧化钾的浓度过高会导致清洗后的黑硅片的表面反射率的变化值大于2％，降低黑硅片的短路电流。通过调节氢氧化钾溶液的浓度和清洗时间可以控制清洗前后黑硅片的反射率、开路电压及填充因子。作为优选，所述步骤(2)中氢氧化钾溶液的补加量为每处理100片黑硅片补加20-50ml。随着反应时间的进行，溶液中碱的浓度会下降，所以需要补加碱液。作为优选，所述步骤(4)中混合酸溶液的补加量为每处理100片黑硅片补加100-200ml盐酸溶液和40-100ml氢氟酸溶液。随着反应时间的进行，溶液中酸的浓度会下降，所以需要补加盐酸和氢氟酸，盐酸溶液和氢氟酸溶液按照原混合溶液中盐酸溶液和氢氟酸溶液的体积比进行补加。作为优选，所述步骤(1)、(3)、(5)中的水为去离子水、超纯水中的至少一种。作为优选，所述步骤(1)中水清洗的时间为30-60s，步骤(2)中氢氧化钾溶液处理的时间为40-60s，步骤(3)中水清洗的时间为40-60s，步骤(4)中混合酸溶液处理的时间为40-60s，步骤(5)中水清洗的时间为40-60s。本专利技术的清洗方法的步骤(1)中水清洗时间优选为30-60s，清洗时间过短，会导致附着在黑硅片表面的粉尘等杂质冲洗不干净。步骤(2)中氢氧化钾溶液的处理时间优选为40-60s，清洗时间过短，黑硅片表面的油污清洗不干净，处理时间过长，会导致黑硅片表面的反射率增大。步骤(3)中的水清洗主要是洗去经步骤(2)处理后的黑硅片表面残留的碱液，若水洗时间过短，清洗不干净。步骤(4)中混合酸溶液的清洗时间优选为40-60s，清洗时间过短，黑硅片表面的金属杂质和氧化硅层去除不干净，清洗时间过长会影响黑硅片的转换效率。步骤(5)中水清洗时间优选为40-60s，清洗时间过短，会导致黑硅片表面残留的酸液去除不干净。与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：本专利技术将黑硅片通过水、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能多晶黑硅片的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)一次水洗：在常温下，将黑硅片的表面用水清洗10‑60s；(2)碱洗：将经步骤（1）处理后的黑硅片，用浓度为0.5‑5wt%氢氧化钾溶液处理10‑100s，氢氧化钾溶液的温度为20‑30℃，随反应的进行补加氢氧化钾溶液；(3)一次漂洗：在常温下，将经步骤（2）处理后的黑硅片用水清洗10‑60s；(4)混合酸洗：将经步骤（3）处理后的黑硅片用浓度为6‑20wt%的盐酸溶液、浓度为1‑7wt%的氢氟酸溶液和水制成的混合酸溶液处理10‑100s，混合酸溶液中盐酸溶液、氢氟酸溶液和水的体积比为3‑10:1‑6:2‑14，温度为20‑30℃，随反应的进行补加混合酸溶液；(5)二次漂洗：最后，在常温下，将经步骤（4）处理后的黑硅片用水清洗10‑60s，在50‑100℃的条件下烘干30‑60s，然后再进入后序工艺。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能多晶黑硅片的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)一次水洗：在常温下，将黑硅片的表面用水清洗10-60s；(2)碱洗：将经步骤（1）处理后的黑硅片，用浓度为0.5-5wt%氢氧化钾溶液处理10-100s，氢氧化钾溶液的温度为20-30℃，随反应的进行补加氢氧化钾溶液；(3)一次漂洗：在常温下，将经步骤（2）处理后的黑硅片用水清洗10-60s；(4)混合酸洗：将经步骤（3）处理后的黑硅片用浓度为6-20wt%的盐酸溶液、浓度为1-7wt%的氢氟酸溶液和水制成的混合酸溶液处理10-100s，混合酸溶液中盐酸溶液、氢氟酸溶液和水的体积比为3-10:1-6:2-14，温度为20-30℃，随反应的进行补加混合酸溶液；(5)二次漂洗：最后，在常温下，将经步骤（4）处理后的黑硅片用水清洗10-60s，在50-100℃的条件下烘干30-60s，然后再进入后序工艺。2.如权利要求1所述的一种太阳能多晶黑硅片的清洗方法，其特征在于，所述黑硅片为制绒清洗后至扩散前经长时间放置或运输过程中表面被污...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵颖，厉文斌，郑正明，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33