塊狀矽原料的鹼式清洗方法與流程
2023-08-12 15:25:26 1
本發明涉及塊狀矽原料的清洗領域，具體涉及一種塊狀矽原料的鹼式清洗方法。
背景技術：
光電領域中，矽是非常重要和常用的半導體原料，是太陽能電池最理想的原材料。矽片的製備製備流程一般是先將原料進行清洗，然後將清洗後的原料進行鑄錠，再將鑄錠後的矽錠進行切方，然後再將切方後的矽錠進行切片。整個過程中，原料的洗料非常關鍵。矽原料最好是用原生料，但是原生料的價格太貴，所以生產中還會在原生料的基礎上加入回收料一起進行鑄錠，大大降低了企業的生產成本。回收料為矽鑄錠過程中位於矽錠表面的部分，由於這部分矽中夾雜有雜質，所以在切方的過程中卻被切下來而棄用。但是這些含有雜質的矽料中仍然有部分矽，將雜質處理之後，仍然可以作為原料繼續進行生產，以免原料浪費，降低了生產成本。
目前，因為企業生產過程中的回收料只佔整個矽錠的小部分，所以如果企業僅僅只靠自家的回收料的話，企業就需要外購大量的原生料，所以成本仍然很高，因此企業在外購原生料的同時還會外購回收料。由於回收料表面具有砂漿、鍍膜、重金屬殘留物以及膠的殘留物，所以一般對於回收料的清洗處理需要通過衝洗、酸洗、鹼洗和超聲波洗等步驟。其中衝洗可以去除回收料表面的砂漿等易去除的雜質，酸洗可以去除重金屬殘留物，鹼洗則不僅可以去除回收料的膠的殘留物和回收料的雜質、還可以將原料表面殘留的酸進行中和，超聲洗則可以將原料表面縫隙處的雜質、以及原料表面殘留的鹼液去除。
但是由於經過了酸洗，其清洗的步驟相對較多，清洗周期相對較長；另外，酸洗步驟所需要的酸的成本加上酸液處理的成本遠高於購買不含重金屬或僅含極少量重金屬的回收料費用與購買普通回收料費用的差額；而且，由於現在全社會的環境保護以使加強，所以對於廢水的處理要求更高，而酸性廢水中有多種金屬離子，其處理複雜程度和難度都遠高於鹼性廢水。所以現在急需要一種無需酸洗的矽原料清洗工藝。
技術實現要素：
本發明的目的在於：克服現有技術的不足，提供一種塊狀矽原料的鹼式清洗方法，用本發明進行矽原料的清洗時，實現了在矽原料清洗過程中，無需酸的參與，降低了生產成本、提高矽原料的清洗效率，並且降低了廢水的處理難度和處理成本；對於外購的矽原料通過重摻筆進行檢測，以保證矽原料中重金屬的含量不超標，由於鑄錠前的矽原料的重金屬含量不會超標，所以用這些矽原料生產出來的矽片，其重金屬含量也不會超標，保證了矽片的質量；矽原料中含有的雜質，絕大部分通過打磨的方式進行處理，其處理的效率遠高於以往通過酸洗的化學作用消除雜質的效率，少量的雜質和膠的殘留物僅需通過鹼液浸泡進行去除；鹼液浸泡仍無法去除的雜質，再次經過打磨進行去除，從而保證矽原料的清洗質量，並儘量縮短清洗時間；由於砂輪片為耗材，所以打磨的時候，矽原料起初打磨時用的砂輪片為正常打磨過後產生磨損而換下的舊砂輪片，由於剛開始打磨的時候，打磨處為雜質表面，與矽料有一定距離，所以即使砂輪片完全磨損之後導致砂輪的金屬託盤與雜質接觸不會對矽料產生影響，從而進一步降低了企業的生產成本；通過超聲設備清洗之後的矽料，最後經過烘乾之後，不僅使得矽原料得到了乾燥，並且也對即將鑄錠的矽料起到了預熱作用，從而降低了矽料鑄錠時候的能耗；通過超聲設備的清洗，使得矽原料中的一些縫隙中殘留的雜質都能被清洗出來，保證了矽原料的清洗效果；通過保證鹼液的溫度和pH值在一定範圍內，保證了鹼液的最佳清洗效果。
本發明所採取的技術方案是：
塊狀矽原料的鹼式清洗方法，包括以下步驟：
1）將塊狀的矽原料中含有雜質的部分進行打磨；將打磨後的矽原料放入清水池內衝洗，並在衝洗後對矽原料的表面進行觀察；
2）根據觀察：將含有少量雜質甚至不含有雜質的矽原料放入鹼液池內進行浸泡，對矽原料表面殘留的雜質和膠液殘留物進行泡洗；將讓含有大量雜質的矽原料重複步驟1）的操作；
3）將步驟2）中的放入鹼液池內的矽原料浸泡15~25分鐘，並對經過鹼液池浸泡的矽原料取出並進行觀察；
4）根據觀察：將表面光亮、沒有殘留汙垢且不含有雜質的矽原料依次放入清水池中衝洗和超聲清洗設備中清洗；將含有微量雜質的矽原料再次進行打磨；將仍含有少量雜質的矽原料重複步驟3）的操作；
5）將雜質完全打磨掉的矽原料放入清水池內衝洗，並在衝洗後對矽原料的表面進行觀察；
6）根據觀察：將表面光亮、沒有殘留汙垢且不含雜質的矽原料進行超聲清洗設備中清洗；將表面仍有殘留汙垢的矽原料放入鹼液池內進行鹼洗，對矽原料表面殘留的膠液殘留物進行泡洗；
7）將步驟6）中的放入鹼液池內的矽原料浸泡2~5分鐘，並對經過鹼液池浸泡的矽原料取出並進行觀察；
8）根據觀察：將表面光亮、沒有殘留汙垢且不含有雜質的矽原料依次放入清水池中衝洗和超聲清洗設備中清洗；將表面仍有殘留汙垢的矽原料重複步驟7）的操作。
本發明進一步改進方案是，所述鹼液池中的鹼液為氫氧化鈉溶液，所述氫氧化鈉溶液中氫氧化鈉的質量百分比在1%~3%的範圍內。
本發明更進一步改進方案是，所述鹼液池內鹼液的溫度在55~100攝氏度的範圍內。
本發明更進一步改進方案是，當室溫環境大於或等於25攝氏度的時候，鹼液池內鹼液的溫度在55~65攝氏度的範圍內；當室溫環境在20~25攝氏度範圍內的時候，鹼液池內鹼液的溫度在65~80攝氏度的範圍內；當室溫環境低於20設施度的時候，鹼液池內鹼液的溫度在80~100攝氏度範圍內。
本發明更進一步改進方案是，所述鹼液在浸泡過程中每2~5分鐘檢測一次鹼液的pH值。
本發明更進一步改進方案是，當矽原料在鹼液中浸泡的過程中，當鹼液的pH值小於等於12的時候，需要將鹼液進行更換。
本發明更進一步改進方案是，所述的塊狀的矽原料為回收料或純料。
本發明更進一步改進方案是，所述的塊狀的矽原料使用重摻筆進行測試的時候，在距離大於等於0.1米的範圍聽不見重摻筆的報警聲。
本發明更進一步改進方案是，所述矽原料經過超聲清洗設備的清洗之後，將矽原料進行烘乾。
本發明更進一步改進方案是，所述矽原料的烘乾溫度在100~120攝氏度的範圍內。
本發明的有益效果在於：
第一、本發明的塊狀矽原料的鹼式清洗方法，用本發明進行矽原料的清洗時，實現了在矽原料清洗過程中，無需酸的參與，降低了生產成本、提高矽原料的清洗效率，並且降低了廢水的處理難度和處理成本。
第二、本發明的塊狀矽原料的鹼式清洗方法，對於外購的矽原料通過重摻筆進行檢測，以保證矽原料中重金屬的含量不超標，由於鑄錠前的矽原料的重金屬含量不會超標，所以用這些矽原料生產出來的矽片，其重金屬含量也不會超標，保證了矽片的質量。
第三、本發明的塊狀矽原料的鹼式清洗方法，矽原料中含有的雜質，絕大部分通過打磨的方式進行處理，其處理的效率遠高於以往通過酸洗的化學作用消除雜質的效率，少量的雜質和膠的殘留物僅需通過鹼液浸泡進行去除。
第四、本發明的塊狀矽原料的鹼式清洗方法，鹼液浸泡仍無法去除的雜質，再次經過打磨進行去除，從而保證矽原料的清洗質量，並儘量縮短清洗時間。
第五、本發明的塊狀矽原料的鹼式清洗方法，由於砂輪片為耗材，所以打磨的時候，矽原料起初打磨時用的砂輪片為正常打磨過後產生磨損而換下的舊砂輪片，由於剛開始打磨的時候，打磨處為雜質表面，與矽料有一定距離，所以即使砂輪片完全磨損之後導致砂輪的金屬託盤與雜質接觸不會對矽料產生影響，從而進一步降低了企業的生產成本。
第六、本發明的塊狀矽原料的鹼式清洗方法，通過超聲設備清洗之後的矽料，最後經過烘乾之後，不僅使得矽原料得到了乾燥，並且也對即將鑄錠的矽料起到了預熱作用，從而降低了矽料鑄錠時候的能耗。
第七、本發明的塊狀矽原料的鹼式清洗方法，通過超聲設備的清洗，使得矽原料中的一些縫隙中殘留的雜質都能被清洗出來，保證了矽原料的清洗效果。
第八、本發明的塊狀矽原料的鹼式清洗方法，通過保證鹼液的溫度和pH值在一定範圍內，保證了鹼液的最佳清洗效果。
附圖說明：
圖1為本發明的流程示意圖。
具體實施方式：
如圖1所示，本發明包括以下步驟：1）將塊狀的矽原料中含有雜質的部分進行打磨；將打磨後的矽原料放入清水池內衝洗，並在衝洗後對矽原料的表面進行觀察；
2）根據觀察：將含有少量雜質甚至不含有雜質的矽原料放入鹼液池內進行浸泡，對矽原料表面殘留的雜質和膠液殘留物進行泡洗；將讓含有大量雜質的矽原料重複步驟1）的操作；
3）將步驟2）中的放入鹼液池內的矽原料浸泡15~25分鐘，並對經過鹼液池浸泡的矽原料取出並進行觀察（本實施例中，矽原料浸泡時間為20分鐘）；
4）根據觀察：將表面光亮、沒有殘留汙垢且不含有雜質的矽原料依次放入清水池中衝洗和超聲清洗設備中清洗；將含有微量雜質的矽原料再次進行打磨；將仍含有少量雜質的矽原料重複步驟3）的操作；
5）將雜質完全打磨掉的矽原料放入清水池內衝洗，並在衝洗後對矽原料的表面進行觀察；
6）根據觀察：將表面光亮、沒有殘留汙垢且不含雜質的矽原料進行超聲清洗設備中清洗；將表面仍有殘留汙垢的矽原料放入鹼液池內進行鹼洗，對矽原料表面殘留的膠液殘留物進行泡洗；
7）將步驟6）中的放入鹼液池內的矽原料浸泡2~5分鐘（本實施案例中，矽原料浸泡5分鐘），並對經過鹼液池浸泡的矽原料取出並進行觀察；
8）根據觀察：將表面光亮、沒有殘留汙垢且不含有雜質的矽原料依次放入清水池中衝洗和超聲清洗設備中清洗；將表面仍有殘留汙垢的矽原料重複步驟7）的操作。
所述鹼液池中的鹼液為氫氧化鈉溶液，所述氫氧化鈉溶液中氫氧化鈉的質量百分比在1%~3%的範圍內（本實施案例中，氫氧化鈉的質量百分比為1%）。
所述鹼液池內鹼液的溫度在55~100攝氏度的範圍內。
當室溫環境大於或等於25攝氏度的時候，鹼液池內鹼液的溫度在55~65攝氏度的範圍內（本實施案例中，鹼液池內鹼液的溫度為60攝氏度）；當室溫環境在20~25攝氏度範圍內的時候，鹼液池內鹼液的溫度在65~80攝氏度的範圍內（本實施案例中，鹼液池內鹼液的溫度為70攝氏度）；當室溫環境低於20設施度的時候，鹼液池內鹼液的溫度在80~100攝氏度範圍內（本實施案例中，鹼液池內鹼液的溫度為90攝氏度）。
所述鹼液在浸泡過程中每2~5分鐘檢測一次鹼液的pH值（本實施案例中，矽原料放入鹼液池內的矽原料浸泡15~25分鐘的浸泡過程中，每5分鐘檢測一次鹼液的pH值；矽原料放入鹼液池內的矽原料浸泡2~5分鐘的浸泡過程中，每2分鐘檢測一次鹼液的pH值）。
當矽原料在鹼液中浸泡的過程中，當鹼液的pH值小於等於12的時候，需要將鹼液進行更換。
所述的塊狀的矽原料為回收料或純料。
所述的塊狀的矽原料使用重摻筆進行測試的時候，在距離大於等於0.1米的範圍聽不見重摻筆的報警聲。
所述矽原料經過超聲清洗設備的清洗之後，將矽原料進行烘乾。
所述矽原料的烘乾溫度在100~120攝氏度的範圍內（本實施案例中，矽原料的烘乾溫度為110攝氏度，烘乾時間為1小時）。