一种高效环保无污染硅片清洗剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及清洗剂领域，具体涉及一种高效环保无污染硅片清洗剂及其制备方法。
背景技术
硅片清洗剂广泛应用于光伏，电子等行业硅片清洗；由于硅片在运输过程中会有所污染，表面洁净度不是很高，对即将进行的腐蚀与刻蚀产生很大的影响，所以首先要对硅片表面进行一系列的清洗操作。清洗的一般思路首先是去除表面的有机沾污，然后溶解氧化膜，因为氧化层是“沾污陷进”，会引起外延缺陷；再去除颗粒、金属等，同时使硅片的表面钝化，目前多采用传统的RCA清洗方法。
太阳能多晶硅片高效清洗剂，是用在硅片切片环节和电池片清洗环节的清洗剂。传统的硅片清洗剂均采用碱性金属离子清洗剂，清洗效果强，但带来了金属离子对硅材料的表面污染，同时硅在碱液中表面会受到腐蚀，影响之后工序的质量。金属离子的污染，使硅材料品质下降，漏电流、稳定性、可靠性均受到影响。并且传统清洗剂由于配方的限制，会对环境造成污染，影响土壤和水体。
因此，开发出适用与太阳能多晶硅片领域的无表面结构腐蚀、无金属离子污染，对环境无影响的清洗剂就变成了迫在眉睫的事。
基于上述情况，本发明提出了一种高效环保无污染硅片清洗剂及其制备方法，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效环保无污染硅片清洗剂。本发明的高效环保无污染硅片清洗剂解决了传统清洗剂污染环境，耗能高，耗水量的缺点，在保证清洗效果的前提下提升了电池片的光电转换效率，使用本发明的高效环保无污染硅片清洗剂能够更好的去处金属离子，并且能更好的保护硅片表面，将硅片表面的机械损伤降至最低。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高效环保无污染硅片清洗剂，由以下重量份的原料制成：
复配表面活性剂11～14份、金属离子络合剂8～10份、异辛醇磷酸酯2～3份、C6～C18脂肪酸3～5份、C4～C14吡啶3～4份、过氧化氢28～32份、氨水185～195份；
所述复配表面活性剂为十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物。
本发明的高效环保无污染硅片清洗剂利用复配表面活性剂对有机物如聚乙二醇、油脂等进行清洗，利用金属离子络合剂对硅片表面存在的金属离子进行络合，形成络合物后沉积在硅片之外，利用调和剂(异辛醇磷酸酯和C6～C18脂肪酸)对清洗剂中各组分进行有效配伍，达到系统稳定，利用氨水为载体，由于氨水，配合其他原料，乳化效果较好，能达到进一步去污效果。本发明的高效环保无污染硅片清洗剂中，仅存在碳、氢、氧、氮四种元素，即可以有效去除有机物沾污，又可以去除金属离子沾污，同时不引入新的金属离子污染，由于配好后的清洗液PH小于10，其对硅材料表面的腐蚀速度小于3nm/min，不影响硅片表面结构，有利于提高硅片制绒后的吸光能力。
优选地，所述高效环保无污染硅片清洗剂由以下重量份的原料制成：
复配表面活性剂13.5份、金属离子络合剂9份、异辛醇磷酸酯2.5份、C6～C18脂肪酸4份、C4～C14吡啶3.4份、过氧化氢30份、氨水190份；
所述复配表面活性剂为十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物。
优选地，所述金属离子络合剂为乙二胺四乙酸二钠。
乙二胺四乙酸二钠应用在本发明的高效环保无污染硅片清洗剂中，可更高效地络合金属离子。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物中十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的质量之比为1：1.35～1.55。
这样可以更好地硅片表面的有机物如聚乙二醇、油脂等进行清洗。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚和椰油胺聚氧乙烯醚的EO数分别为50和25。
所述C6～C18脂肪酸包括棕榈酸、油酸、亚油酸和硬脂酸中的至少一种，且还包括辛酸、壬酸、戊酸和癸酸中的至少一种。
优选地，所述C6～C18脂肪酸包括棕榈酸、戊酸和癸酸，三者的质量之比为10：(18～21)：(12～15)。
优选地，所述氨水的质量浓度为15～28％。
本发明还提供一种所述的一种高效环保无污染硅片清洗剂的制备方法，包括下列步骤：
A、按所述高效环保无污染硅片清洗剂的原料组成称取相应重量份的各原料：复配表面活性剂、金属离子络合剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸、C4～C14吡啶、过氧化氢和氨水，备用；
B、依次加入称取好的氨水、金属离子络合剂和C4～C14吡啶，搅拌混合均匀；然后再加入复配表面活性剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸，搅拌混合均匀后，再继续室温搅拌20～30分钟；
C、用1微米的过滤器过滤，然后包装，然后置于25℃±2℃保温室保温6～8天，得到所述高效环保无污染硅片清洗剂。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的高效环保无污染硅片清洗剂采用了环境友好型配方，极易降解，不会对水体、空气、土壤造成污染；无毒无害，不会危害操作人员身体健康。
本发明的高效环保无污染硅片清洗剂采用无金属离子的清洗剂，达到减少金属表面沾污的效果；采用氨水，配合其他原料，达到增强乳化的效果。
本发明的高效环保无污染硅片清洗剂采用高效金属络合剂，达到去除硅片表面钠钾铁铜等金属离子的效果；
本发明的高效环保无污染硅片清洗剂中所用的C4～C14吡啶可增强本发明的高效环保无污染硅片清洗剂整个混合物体系的稳定性。
本发明的高效环保无污染硅片清洗剂性价比高，效果和同类产品相比，优势明显。使用本发明的高效环保无污染硅片清洗剂可使在清洗过程中节约用水20％左右，在达到同样货更高的清洗效果的基础上还能够提升电池片光电转换效率0.05％-0.1％。
本发明的高效环保无污染硅片清洗剂可循环使用，在清洗到一定数量(传统清洗剂一个单位可清洗8000片～10000片)的硅片后，将清洗剂中的固体杂质过滤掉后，再按比例补充一部分新液，即可继续使用，利用率高，排放少。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种高效环保无污染硅片清洗剂，由以下重量份的原料制成：
复配表面活性剂11～14份、金属离子络合剂8～10份、异辛醇磷酸酯2～3份、C6～C18脂肪酸3～5份、C4～C14吡啶3～4份、过氧化氢28～32份、氨水185～195份；
所述复配表面活性剂为十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物。
优选地，所述高效环保无污染硅片清洗剂由以下重量份的原料制成：
复配表面活性剂13.5份、金属离子络合剂9份、异辛醇磷酸酯2.5份、C6～C18脂肪酸4份、C4～C14吡啶3.4份、过氧化氢30份、氨水190份；
所述复配表面活性剂为十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物。
优选地，所述金属离子络合剂为乙二胺四乙酸二钠。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物中十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的质量之比为1：1.35～1.55。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚和椰油胺聚氧乙烯醚的EO数分别为50和25。
所述C6～C18脂肪酸包括棕榈酸、油酸、亚油酸和硬脂酸中的至少一种，且还包括辛酸、壬酸、戊酸和癸酸中的至少一种。
优选地，所述C6～C18脂肪酸包括棕榈酸、戊酸和癸酸，三者的质量之比为10：(18～21)：(12～15)。
优选地，所述氨水的质量浓度为15～28％。
本发明还提供一种所述的一种高效环保无污染硅片清洗剂的制备方法，包括下列步骤：
A、按所述高效环保无污染硅片清洗剂的原料组成称取相应重量份的各原料：复配表面活性剂、金属离子络合剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸、C4～C14吡啶、过氧化氢和氨水，备用；
B、依次加入称取好的氨水、金属离子络合剂和C4～C14吡啶，搅拌混合均匀；然后再加入复配表面活性剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸，搅拌混合均匀后，再继续室温搅拌20～30分钟；
C、用1微米的过滤器过滤，然后包装，然后置于25℃±2℃保温室保温6～8天，得到所述高效环保无污染硅片清洗剂。
实施例2：
一种高效环保无污染硅片清洗剂，由以下重量份的原料制成：
复配表面活性剂11份、金属离子络合剂8份、异辛醇磷酸酯2份、C6～C18脂肪酸3份、C4～C14吡啶3份、过氧化氢28份、氨水185份；
所述复配表面活性剂为十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物。
优选地，所述金属离子络合剂为乙二胺四乙酸二钠。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物中十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的质量之比为1：1.35。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚和椰油胺聚氧乙烯醚的EO数分别为50和25。
优选地，所述C6～C18脂肪酸包括棕榈酸、戊酸和癸酸，三者的质量之比为10：18：12。
优选地，所述氨水的质量浓度为15％。
本发明还提供一种所述的一种高效环保无污染硅片清洗剂的制备方法，包括下列步骤：
A、按所述高效环保无污染硅片清洗剂的原料组成称取相应重量份的各原料：复配表面活性剂、金属离子络合剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸、C4～C14吡啶、过氧化氢和氨水，备用；
B、依次加入称取好的氨水、金属离子络合剂和C4～C14吡啶，搅拌混合均匀；然后再加入复配表面活性剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸，搅拌混合均匀后，再继续室温搅拌20分钟；
C、用1微米的过滤器过滤，然后包装，然后置于25℃±2℃保温室保温6天，得到所述高效环保无污染硅片清洗剂。
实施例3：
一种高效环保无污染硅片清洗剂，由以下重量份的原料制成：
复配表面活性剂14份、金属离子络合剂10份、异辛醇磷酸酯3份、C6～C18脂肪酸5份、C4～C14吡啶4份、过氧化氢32份、氨水195份；
所述复配表面活性剂为十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物。
优选地，所述金属离子络合剂为乙二胺四乙酸二钠。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物中十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的质量之比为1：1.55。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚和椰油胺聚氧乙烯醚的EO数分别为50和25。
所述C6～C18脂肪酸包括棕榈酸、油酸、亚油酸和硬脂酸中的至少一种，且还包括辛酸、壬酸、戊酸和癸酸中的至少一种。
优选地，所述C6～C18脂肪酸包括棕榈酸、戊酸和癸酸，三者的质量之比为10：21：15。
优选地，所述氨水的质量浓度为28％。
本发明还提供一种所述的一种高效环保无污染硅片清洗剂的制备方法，包括下列步骤：
A、按所述高效环保无污染硅片清洗剂的原料组成称取相应重量份的各原料：复配表面活性剂、金属离子络合剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸、C4～C14吡啶、过氧化氢和氨水，备用；
B、依次加入称取好的氨水、金属离子络合剂和C4～C14吡啶，搅拌混合均匀；然后再加入复配表面活性剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸，搅拌混合均匀后，再继续室温搅拌30分钟；
C、用1微米的过滤器过滤，然后包装，然后置于25℃±2℃保温室保温8天，得到所述高效环保无污染硅片清洗剂。
实施例4：
一种高效环保无污染硅片清洗剂，由以下重量份的原料制成：
复配表面活性剂13.5份、金属离子络合剂9份、异辛醇磷酸酯2.5份、C6～C18脂肪酸4份、C4～C14吡啶3.4份、过氧化氢30份、氨水190份；
所述复配表面活性剂为十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物。
优选地，所述金属离子络合剂为乙二胺四乙酸二钠。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的复配混合物中十二胺聚氧乙烯醚与椰油胺聚氧乙烯醚的质量之比为1：1.44。
优选地，所述十二胺聚氧乙烯醚和椰油胺聚氧乙烯醚的EO数分别为50和25。
所述C6～C18脂肪酸包括棕榈酸、油酸、亚油酸和硬脂酸中的至少一种，且还包括辛酸、壬酸、戊酸和癸酸中的至少一种。
优选地，所述C6～C18脂肪酸包括棕榈酸、戊酸和癸酸，三者的质量之比为10：20：13。
优选地，所述氨水的质量浓度为23％。
本发明还提供一种所述的一种高效环保无污染硅片清洗剂的制备方法，包括下列步骤：
A、按所述高效环保无污染硅片清洗剂的原料组成称取相应重量份的各原料：复配表面活性剂、金属离子络合剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸、C4～C14吡啶、过氧化氢和氨水，备用；
B、依次加入称取好的氨水、金属离子络合剂和C4～C14吡啶，搅拌混合均匀；然后再加入复配表面活性剂、异辛醇磷酸酯、C6～C18脂肪酸，搅拌混合均匀后，再继续室温搅拌25分钟；
C、用1微米的过滤器过滤，然后包装，然后置于25℃±2℃保温室保温7天，得到所述高效环保无污染硅片清洗剂。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的所述高效环保无污染硅片清洗剂以及普通清洗剂(市售产品：RCA-1(H2O/NH4OH/H2O2)型洗液)进行性能测试，测试结果如表1所示：
其中，清洗剂配液后清洗能力：将清洗剂(1kg)原液用去离子水稀释成12.5％的溶液(清洗剂配液)，在35℃±2℃条件下对一批相同规格的硅片进行清洗，测试最大清洗能力。
表1
本发明的高效环保无污染硅片清洗剂中，仅存在碳、氢、氧、氮四种元素，即可以有效去除有机物沾污，又可以去除金属离子沾污，同时不引入新的金属离子污染，由于配好后的清洗液PH小于10，其对硅材料表面的腐蚀速度小于3nm/min，不影响硅片表面结构，有利于提高硅片制绒后的吸光能力。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
