太阳能多晶硅片表面污染物去除技术的研究

【摘要】：近年来我国光伏产业(PV)迅猛发展,从2007年起我国太阳能电池年生产量连续4年排名全球第一。目前晶体硅太阳能电池占商品化太阳能电池的80%,其中多晶硅占晶体硅太阳能电池的90%以上。多晶硅清洗的洁净程度对太阳能电池的后续加工有着重大的影响,直接影响电池的成品率和性能。传统的硅片清洗技术是基于美国无线电公司研发的RCA (Radio Company of America的缩写)清洗技术,该清洗技术消耗大量的强酸、强碱和强氧化剂等,成本高、污染大,因此只在电子级硅片的清洗中继续使用。本论文基于RCA清洗技术的原理,根据太阳能多晶硅片表面污染物的种类和特性,研究了一种由表面活性剂、碱、螯合剂和水等组成的高效低成本的多晶硅片清洗技术。 本论文研究了碱、表面活性剂的除油效率,并探索了复配清洗剂的除油效率和表面张力之间的关系。分别研究了单组份阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的除油效率,获得了六个除油效率较高的表面活性剂,并研究了它们之间的复配增效能力,确定了影响硅片清洗剂性能的三个主要组份为碱A、非离子表面活性剂B和阴离子表面活性剂C。研究了主要组分对硅片清洗剂除油能力的影响,得到了硅片清洗剂的最终配方MT。研究了MT清洗剂在不同温度、时间和清洗剂质量浓度下的除油效率,确定其最佳清洗工艺为温度60℃,时间3min,质量浓度3%。 采用超声波清洗工艺,研究了超声波功率、清洗温度、清洗时间和清洗剂浓度对污染硅片清洗后表面接触角的影响,确定了硅片清洗剂的最佳实验室清洗工艺为超声功率80W,温度60℃,清洗时间5min,清洗剂浓度10%。分别采用MT硅片清洗技术和RCA清洗技术,研究了两种清洗技术清洗污染硅片后硅片的表面形貌、接触角和粗糙度,结果表明MT硅片清洗技术具有更小的接触角和更低的表面粗糙度,比RCA清洗技术具有更好的清洗效果。采用X射线荧光光谱仪(XRF)和透射电子显微镜(TEM)进一步研究了硅片清洗后的表面成分,结果表明硅片表面没有其他有机物和金属离子的残留,具有较高的洁净度。 【关键词】：太阳能多晶硅 高效表面活性剂 超声波清洗 接触角 粗糙度
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文献综述11-31
• 1.1 全球及国内光伏产业发展状况11-12
• 1.2 硅片表面污染物的种类和危害12-15
• 1.3 硅片清洗技术研究进展15-20
• 1.3.1 硅片表面污染物清洗剂研究进展15-19
• 1.3.2 硅片表面污染物清洗工艺研究进展19-20
• 1.4 表面活性剂应用原理20-29
• 1.4.1 表面活性剂概述20-21
• 1.4.2 表面活性剂的作用21-25
• 1.4.2.1 表面活性剂的润湿作用21-23
• 1.4.2.2 表面活性剂的乳化作用23-24
• 1.4.2.3 表面活性剂的增溶作用24-25
• 1.4.2.4 表面活性剂的分散作用25
• 1.4.3 表面活性剂的种类25-28
• 1.4.3.1 阴离子表面活性剂25-26
• 1.4.3.2 阳离子表面活性剂26
• 1.4.3.3 两性表面活性剂26-27
• 1.4.3.4 非离子表面活性剂27-28
• 1.4.4 表面活性剂在硅片清洗中的应用28-29
• 1.5 硅片清洗技术存在的问题及发展趋势29-30
• 1.6 选题依据和本课题完成的任务30-31
• 2 第一章 太阳能多晶硅片清洗剂的研制31-49
• 2.1 概述31
• 2.2 碱对清洗剂除油效率的影响31-36
• 2.2.1 实验部分32-33
• 2.2.1.1 原料和仪器32
• 2.2.1.2 实验方法32-33
• 2.2.2 结果与讨论33-36
• 2.3 表面活性剂除油效率的研究36-46
• 2.3.1 单组份表面活性剂除油效率的研究37-40
• 2.3.1.1 实验部分37-38
• 2.3.1.2 结果与讨论38-40
• 2.3.2 双组份表面活性剂复配除油效率的研究40-46
• 2.3.2.1 实验部分40-41
• 2.3.2.2 结果与讨论41-46
• 2.4 螯合剂的考查46-47
• 2.5 本章小结47-49
• 3 第二章 清洗剂配方的确定及油污清洗工艺的研究49-59
• 3.1 概述49-50
• 3.2 硅片清洗剂配方的确定50-55
• 3.2.1 实验部分50-51
• 3.2.1.1 原料和仪器50
• 3.2.1.2 实验方法50-51
• 3.2.2 结果与讨论51-55
• 3.3 油污去除工艺研究55-57
• 3.3.1 清洗温度对除油效率的影响55-56
• 3.3.2 清洗时间对除油效率的影响56
• 3.3.3 清洗浓度对除油效率的影响56-57
• 3.4 本章小结57-59
• 4 第三章 污染硅片清洗技术和工艺研究59-71
• 4.1 概述59
• 4.2 污染硅片清洗技术和工艺研究59-64
• 4.2.1 实验部分59-60
• 4.2.1.1 原料和仪器59
• 4.2.1.2 实验方法59-60
• 4.2.2 结果与讨论60-64
• 4.2.2.1 超声波清洗功率对硅片清洗后表面接触角的影响60-61
• 4.2.2.2 清洗液浓度对硅片清洗后的表面接触角的影响61-62
• 4.2.2.3 清洗时间对硅片清洗后的表面接触角的影响62
• 4.2.2.4 清洗温度对硅片清洗后的表面接触角的影响62-64
• 4.3 污染硅片清洗后的微观表面研究64-69
• 4.3.1 实验部分64-65
• 4.3.1.1 原料和仪器64
• 4.3.1.2 实验方法64-65
• 4.3.2 结果与讨论65-69
• 4.3.2.1 硅片清洗后表面形貌研究65-66
• 4.3.2.2 硅片清洗后表面接触角研究66-67
• 4.3.2.3 硅片表面粗糙度研究67-69
• 4.5 本章小结69-71
• 结论71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79

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