專利名稱：一種用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液及其制備方法
技術領域：
本發明屬于光伏技術領域，具體涉及用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液及其制備方法。
背景技術：
光伏技術是ー門利用大面積的p-n結ニ極管將太陽能轉化為電能的技木。這個p-n結ニ極管叫做太陽能電池，現在80%的太陽能電池采用晶體硅，在本征摻雜的表面制作另外ー種摻雜層來形成大面積P-n結。
制作太陽能電池最終需要在p-n結的兩端裝配金屬電極，目前多采用ScreenPrint即絲網印刷的方式，在硅片兩側涂布金屬電子漿料，再通過烘干和燒結過程，漿料中的金屬Ag或Al與Si在不同的溫度下分別互熔為合金相，冷卻后在硅片表面形成良好的歐姆接觸并有一定粘結強度的金屬電極。漿料按照涂布成分和作用的不同分為三大類正極銀鋁漿8、背場鋁漿9、負極銀漿10 (見圖1)，分別起到匯集P型區電流、P型區鈍化和收集η型區電流的作用。晶體硅太陽能電池的電池性能由多方面影響，其中之一就是串聯電阻，串聯電阻越大，對于電流輸出過程中的損耗越大。串聯電阻由硅基質電阻、擴散層電阻、結區電阻、金屬與硅片接觸電阻、金屬電極電阻組成。為了降低電流輸出損耗，漿料都采用高含量的金屬微粉，以多種有機溶劑進行分散和穩定。在烘干和燒結過程中，有機溶劑揮發、燃燒，剰余金屬顆粒發生塌陷、變形、熔融、相互連接，因此具有很低的電阻率，通常在5mQ/Sq/10ym以下。然而，由于漿料是高固含量金屬分散體系，為提高漿料的印刷和燒結性能，漿料中金屬微粒必須能夠充分、均勻分散，不能存在沉淀、團聚、凝結現象，因此各廠家都開發出適合自家漿料的ー套配方，其中包括溶劑和多種助劑，溶劑常見以松油醇、丁基卡必醇、ニこニ醇、こニ醇苯醚、正丁醚、1，4_ ニ氧雜環己烷為主，助劑多為松香、樹脂、有機硅氧烷、硬脂酸鹽、玻璃料及其他填料。Kosuke Ochi (US 2011/1055967A1)等人已經對漿料的配方做過充分的研究，對其中的有機和無機成分做了闡述。由于漿料中的重金屬需要回收，且印刷過程中不可避免的殘次片需要返エ處理，生產現場不可避免的需要對硅片、網版、器具和設備表面的漿料進行清潔，但是漿料的復雜組成和配方的保密性，給漿料的清洗操作帶來較大難度。漿料的溶劑和助劑成分，少量為極性分子，具有一定的水溶性，以松油醇、正丁醚、樹脂、松香、有機硅氧烷為主要代表的油性分子，阻止了極性溶劑對漿料的溶解。目前采用的方法主要是油性有機溶劑清潔，依靠丙酮、こ醚、松油醇、酯類、苯及衍生物等小分子溶劑(楊雷等，CN200910030412.9)，對漿料中的油性分子進行溶脹、溶解，通過大量溶劑的稀釋達到清潔漿料的目的。但是由于所用溶劑的低沸點、高飽和蒸汽壓的性質，揮發的溶劑對環境和操作人員造成潛在危害。表面活性劑是ー類具有兩親結構的物質，同時帶有親水基團和親油基團，根據相似相容的原理，在溶液中能同時作用于油性物質和極性溶劑，親油基團與油性物質通過范德華里吸引，親水基増加表面活性劑在極性溶劑中的溶解度，通過表面活性劑的大量包裏，可以將油性物質以小液滴的形式分散在極性溶劑中，同樣對于顆粒也是相同的作用過程，而最常用最環保的極性溶劑即為水，具體作用原理詳見圖。表面活性劑根據基團組成基本分為陰離子表面活性剤、陽離子表面活性剤、非離子表面活性劑和兩性表面活性剤，而不同的表面活性劑分別顯示出消泡、乳化、分散、潤濕、清洗等不同作用。

發明內容
本發明第一個目的在于提供一種應用于太陽能電池電子漿料的水基清洗液。該水基清洗液為均勻、穩定的水溶液，性質溫和，高效、環保、無毒、無刺激性氣味，對設備、器具無腐蝕性，可將粘附于固體表面的漿料清洗干凈，同時能夠降低漿料中有機溶劑的揮發速度,且成低本。本發明第二個目的在于提供上述水基清洗液的制備方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，由以下重量百分比含量的組分組成
乳化劑 1-30%
滲透劑 1-20%
凈洗劑 O. 5-10%
螯合劑 O. 1-10%
低級醇0-30% 超純水余量。本發明的優選配方為
乳化劑1-15%
滲透劑i-io%
凈洗劑1-6%
螯合劑O. 1-3%
低級醇0-15%
超純水余量。本發明的最佳配方為
乳化劑2-5%
滲透劑1-4%
凈洗劑1-3%
螯合劑O. 2-1%
低級醇0-10%
超純水余量。本發明中乳化劑、滲透劑和凈洗劑都為表面活性剤，且低毒、易降解，不含堿金屬和堿土金屬及鹽類。其中，所述乳化劑采用C8-C14烷基糖苷(APG)。所述的滲透劑為直連C12-C16的聚氧こ烯醚及其磷酸酯，包括C12-C16脂肪醇聚氧こ烯醚(Μ0Α或ΑΕ0)及其磷酸酷、C12-C16嵌段聚氧こ烯聚氧丙烯醚及其磷酸酯、ニ壬基酚聚氧こ烯醚(DNP)及其磷酸酷。所述的凈洗劑為直連或支鏈的C12-16醇醚銨鹽、硫酸/磺酸銨鹽，如C12-C16脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸銨(AESA)、C12-C16脂肪醇聚氧こ烯醚磷酸單酯銨、C12-C16烷基磺酸銨、C12-C16烷基硫酸銨(K12A)、醇醚羧酸銨、C12-C16烷基苯磺酸銨(LASA)。所述的螯合劑采用氨基酸或膦酸類銨鹽，所述的氨基酸采用聚天冬氨酸(PASP)或聚環氧琥珀酸(PESA)。所述的膦酸類銨鹽采用ニこ烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)、こニ胺四甲叉膦酸(EDTMPA)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、羥基こ叉ニ膦酸(HEDP)等的銨鹽中的一種或幾種的混合，具有對漿料和清洗液中的重金屬離子進行協同螯合、阻垢的功能，提高重金屬離子的溶解和分散效果，防止對硅片、器具或設備的二次污染。所述低級醇作為清洗助劑，采用一元醇，所述一元醇采用98%こ醇、丙醇、異丙醇或丁醇，用于提高表活劑的滲透速度，改善清洗效果，所占比例根據漿料的干燥程度適當調整。所述超純水為電子エ業用反滲透凈化水，純水電阻率不低于17ΜΩ · cm，符合GB/Tl 1446. 1-1997 標準。
本發明的第二個目的是通過以下技術方案來實現的ー種上述應用于太陽能電池電子漿料的水基清洗液的制備方法在室溫下，將乳化剤、滲透劑和凈洗劑與部分超純水攪拌均勻得到混合溶液；再另取超純水溶解螯合劑，攪拌均勻得到螯合劑溶液，所述混合溶液和螯合劑溶液混合，氨水調整PH至6. 5-7. 5之間，定容，然后攪拌l(Tl5min，靜置，得到清洗液。本發明的制備方法還可以是在室溫下，將乳化劑與部分超純水攪拌均勻得到乳化劑溶液，滲透劑和凈洗劑與部分超純水攪拌均勻得到滲透劑和凈洗劑的混合溶液；再另取超純水溶解螯合剤，攪拌均勻得到螯合劑溶液，所述乳化劑溶液、滲透劑和凈洗劑的混合溶液、螯合劑溶液混合均勻，氨水調整PH至6. 5-7. 5之間，定容，然后攪拌l(Tl5min，靜置，得到清洗液。當清洗液中含有低級醇，本發明的制備方法的具體步驟為在室溫下，將乳化劑與部分超純水攪拌均勻得到乳化劑溶液；再另取超純水溶解螯合剤，攪拌均勻得到螯合劑溶液，滲透劑、凈洗劑和低級醇混合得到滲透劑和凈洗劑的醇溶液，所述乳化劑溶液與滲透劑和凈洗劑的醇溶液混合后，再加入螯合劑溶液，氨水調整PH至6. 5-7. 5之間，定容，然后攪拌l(Tl5min，靜置，得到清洗液。本發明的有益效果
(I)本發明提供的清洗液中主要由多種表面活性劑復配而成，表面活性劑總含量在r60%wt左右，具有對漿料中無機和有機成分產生溶解、乳化、分散等作用，結合O. ri0%wt螯合劑加強對無機金屬離子的溶解，適合對金屬漿料，所述清洗液采用超純水作為溶剤，PH在6. 5-7. 5之間，為均勻、穩定的水溶液，低成本，性質溫和，高效、環保、無毒、無刺激性氣味，對設備器具無腐蝕性，可用于金屬表面、有機高分子材料表面、干燥非水性漆面或玻璃表面的硅片、絲網印刷網版和漿料盛放、轉移、攪拌等器具。由于是水性溶液，因此可以避免使用各種易揮發的有機溶剤，實現對于太陽能電池生產過程，硅片、網版、器具及設備表面粘附的濕電子漿料、半干電子漿料或干結的電子漿料的清洗操作，同時覆蓋溶解下的漿料，降低其中有機溶劑的揮發速度，減少有機溶劑對環境、人體的污染和危害，改善操作環境，提高生產現場的安全系數。(2)本發明在不添加低級醇的情況下，可以有效對濕漿料和烘干后的正極銀鋁漿進行清洗，外觀去污率能達到98%以上；擦洗的時間控制在Imin以內，對已經烘干的正極銀鋁漿不會造成損傷，清洗后的硅片繼續完成后續印刷，不影響電池各項電性能；添加30%以下的低級醇，可以提高對銀鋁漿和銀漿的去污效果；清洗液配合超聲波進行預浸洗可以提高清洗效果，清洗后，經過晾干或甩干去除表面殘留水潰。(3)本發明對于硅片、網版、器具或設備表面的漿料，可通過浸洗、超聲清洗或機械擦洗的方法進行清潔，即可將粘附于固體表面的漿料清洗干凈。對于硅片表面的電子漿料，可在浸洗之后通過無紡布或膠條粘取清洗液再進行輕微擦洗，選擇硬度在50A-70A的直角膠條，以某一條棱與清洗表面接觸，相鄰面與清洗表面呈30-45°夾角，推動溶液流動(參見圖3)，更有利于同有絨面結構的硅片表面緊密貼合，更充分清洗。


圖I是晶體硅太陽能電池的漿料類型及分布示意圖。圖2是清洗液對漿料的清洗作用過程示意圖。 圖3是清洗液利用膠條擦洗的操作方法示意圖。
具體實施例方式以下列舉具體實施例對本發明進行說明。需要指出的是，以下實施例只用于對本發明作進ー步說明，不代表本發明的保護范圍，其他人根據本發明的提示做出的非本質的修改和調整，仍屬于本發明的保護范圍。實施例I
用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，由下述重量百分比組分組成
C8-C10 APG2%
月桂基脂肪醇聚氧こ烯4醚 I. 5%
月桂基硫酸銨1.5%
聚天冬氨酸O. 5%
超純水余量。在室溫下，將2g C8-C10 APG、1. 5g月桂基脂肪醇聚氧こ烯4醚、I. 5g月桂基硫酸銨加入到50g超純水中，攪拌均勻得到A液；再用30g超純水溶解Ig濃度為50% (wt)的聚天冬氨酸，攪拌均勻得到B液，與上述A和B溶液混合，氨水調整pH在6. 5-7. 5之間，加超純水稀釋至100g，低速磁力攪拌lOmin，靜置，得到IOOg清洗液。用于對濕漿料和烘干后的鋁漿，具有優異的效果，且按照目前的漿料印刷流程，在溶解鋁漿的同時可以保留銀漿和銀鋁漿。實施例2
用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，由下述重量百分比組分組成
C8-C10 APG2%
月桂基脂肪醇聚氧こ烯3醚 2%
異構醇醚13041%
羥基こ叉ニ膦酸O. 3%
98%こ醇10%超純水余量。將2g C8-C10 APG加入到20g超純水中，攪拌溶解得到A液，將2g月桂基脂肪醇聚氧こ烯3醚和Ig異構醇醚1304溶于IOg 98%(V/V)こ醇中，攪拌均勻得到B液，將O. 3g羥基こ叉ニ膦酸溶于IOg超純水中得到C液，將A與C混合然后加入B，氨水調整pH在6. 5-7. 5之間，加超純水稀釋至100g，低速磁力攪拌lOmin，靜置得到IOOg清洗液。其中異構醇醚為EP-PO-EO嵌段共聚物。此種組成對于烘前干后的銀鋁漿和銀漿有效，配合浸泡和超聲波預處理的效果更為明顯。實施例3
用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，由下述重量百分比組分組成 C8-C10 APG3. 5%
異構醇醚1304I. 8%
月桂基磺酸銨1.5%
ニこ烯三胺五甲叉膦酸0.5%
超純水余量。將2g C8-C10 APG加入到20g超純水中，攪拌溶解得到A液，將I. 8g異構醇醚1304和I. 5g月桂基磺酸銨溶于20g超純水中，攪拌均勻得到B液，將O. 5g ニこ烯三胺五甲叉膦酸銨溶于IOg超純水中得到C液，將A、B、C混合，氨水調整pH在6. 5-7. 5之間，加超純水稀釋至IOOg,低速磁力攪拌IOmin,靜置得到IOOg清洗液。此種組成對于烘干后的鋁漿有效，配合無紡布輕輕擦拭，且不會損傷與其部分重疊的正極銀漿，用于鋁漿烘干后發現的品質異常，經過擦洗后再正常印刷鋁漿即可，對于正極銀漿的可靠性沒有影響。實施例4
用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，由下述重量百分比組分組成
C12-C14 APG2.3%
ニ壬基酚聚氧こ烯4醚2.5%
豆蓮基醇醚羧酸銨1%
聚環氧琥珀酸O. 6%
98%異丙醇8%
超純水余量。將2. 3g C12-C14 APG、1. Og豆蓮基醇醚羧酸銨加入到20g超純水中，攪拌溶解得到A液，將2. 5g ニ壬基酚聚氧こ烯4醚溶于8g 98%(V/V)異丙醇中，攪拌均勻得到B液，將
I.2g濃度為50% (wt)的聚環氧琥珀酸銨溶于IOg超純水中得到C液，將A與C混合然后加入B，氨水調整pH在6. 5-7. 5之間，加超純水稀釋至100g，低速磁力攪拌lOmin，靜置得到IOOg清洗液。此種組成對于烘干前后的銀鋁漿和銀漿有效。實施例5
用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，由下述重量百分比組分組成
C12-C14 APG3. 5%月基脂肪醇聚氧こ烯10醚磷酸酯 I. 5%
豆蓮基醇醚羧酸銨2%
聚環氧琥珀酸O. 3%
超純水余量。將3. 5g C12-C14 APG、1. 5g月基脂肪醇聚氧こ烯10醚磷酸酷、2g豆蘧基醇醚羧酸銨加入到20g超純水中，攪拌溶解得到A液，將O. 6g濃度為50% (wt)的聚環氧琥珀酸溶于20g超純水中，攪拌均勻得到B液，將A與B混合，氨水調整pH在6. 5-7. 5之間，加超純水稀釋至IOOg,低速磁力攪拌IOmin,靜置得到IOOg清洗液。此種組成對于粘附在網版、設備表面，干燥前后的銀漿、鋁漿，都有較好的清洗作用。應用例
采用上述實施例一至五中的水基清洗劑對硅片表面的漿料進行清洗，由于水基清洗劑中乳化劑、分散劑和凈洗劑都是表面活性剤，對漿料中無極和有機成分產生溶解、乳化和分散等作用，如圖2所示， 對于漿料中的兩種主要成分，金屬顆粒I和油性溶劑2，通過清洗液中的表面活性劑3，對金屬顆粒I和油性溶劑2進行分散和乳化，其他極性溶劑溶于水，對于少量可溶金屬鹽溶解釋放的金屬離子4通過螯合劑5的作用，阻止其吸附和再沉淀到硅片表面。在浸洗之后通過無紡布或膠條粘取清洗液再進行輕微擦洗。或者選擇硬度在50A-70A的直角膠條6，如圖3所示，以其中的一條棱與硅片7表面接觸，涂上清洗液后，保持棱的相鄰面與清洗表面呈3(Γ45°夾角，使該棱與有絨面結構的硅片7的表面緊密貼合，前后往復擦拭硅片7表面，使清洗更充分，可以取得比無紡布更好的清潔效果。
權利要求
1.一種用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，其特征在于，由以下重量百分比含量的組分組成 乳化劑 1-30% 滲透劑 1-20% 凈洗劑 0. 5-10% 螯合劑 0. 1-10% 低級醇0-30% 超純水余量。
2.根據權利要求I所述的用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，其特征在于，所述組分重量百分比含量為 乳化劑1-15% 滲透劑1-10% 凈洗劑1-6% 螯合劑0. 1-3% 低級醇0-15% 超純水余量。
3.根據權利要求I所述的用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，其特征在于，所述組分重量百分比含量為 乳化劑2-5% 滲透劑1-4% 凈洗劑1-3% 螯合劑0. 2-1% 低級醇0-10% 超純水余量。
4.根據權利要求I或2或3所述的用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，其特征在于，所述乳化劑為C8-C14烷基糖苷。
5.根據權利要求I或2或3所述的用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，其特征在于，所述的滲透劑為直鏈C12-C16的聚氧乙烯醚及其磷酸酯，包括C12-C16脂肪醇聚氧乙烯醚及其磷酸酯、C12-C16嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚及其磷酸酯或二壬基酚聚氧乙烯醚及其磷酸酯。
6.根據權利要求I或2或3所述的用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，其特征在于，所述的凈洗劑為直鏈或支鏈的C12-16醇醚銨鹽、C12-16醇醚硫酸銨鹽或C12-16醇醚磺酸銨鹽。
7.根據權利要求I或2或3所述的用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，其特征在于，所述的螯合劑為氨基酸或膦酸類銨鹽，其中所述的氨基酸為聚天冬氨酸或聚環氧琥珀酸；所述的膦酸類銨鹽為二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸和羥基乙叉二膦酸的銨鹽中的一種或幾種的混合。
8.根據權利要求I或2或3所述的用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，其特征在于，所述低級醇為一元醇。
9.一種權利要求I或2或3所述的用于太陽能電池電子漿料的水基清洗液的制備方法，其特征在于，在室溫下，將乳化劑、滲透劑和凈洗劑與部分超純水攪拌均勻得到混合溶液；再另取超純水溶解螯合劑，攪拌均勻得到螯合劑溶液，所述混合溶液和螯合劑溶液混合，氨水調整PH至6. 5-7. 5之間，定容，然后攪拌l(Tl5min，靜置，得到清洗液；或在室溫下，將乳化劑與部分超純水攪拌均勻得到乳化劑溶液，滲透劑和凈洗劑與部分超純水攪拌均勻得到滲透劑和凈洗劑的混合溶液；再另取超純水溶解螯合劑，攪拌均勻得到螯合劑溶液，所述乳化劑溶液、滲透劑和凈洗劑的混合溶液、螯合劑溶液混合均勻，調整PH至.6.5-7. 5之間，定容，然后攪拌，靜置，得到清洗液。
10.一種權利要求I或2或3所述的用于太陽能電池電子漿料的水基清洗液的制備方法，其特征在于，在室溫下，將乳化劑與部分超純水攪拌均勻得到乳化劑溶液；再另取超純水溶解螯合劑，攪拌均勻得到螯合劑溶液，滲透劑、凈洗劑和低級醇混合得到滲透劑和凈洗 劑的醇溶液，所述乳化劑溶液與滲透劑和凈洗劑的醇溶液混合后，再加入螯合劑溶液，氨水調整PH至6. 5-7. 5之間，定容，然后攪拌l(Tl5min，靜置，得到清洗液。
全文摘要
本發明公開了一種用于清洗太陽能電池電子漿料的水基清洗液，其由以下重量百分比含量的組分組成乳化劑1-30%、滲透劑1-20%、凈洗劑0.5-10%、螯合劑0.1-10%、低級醇0-30%、余量為超純水。本發明還公開了該水基清洗液的制備方法。該水基清洗液為均勻、穩定的水溶液，性質溫和，高效、環保、無毒、無刺激性氣味，對設備器具無腐蝕性，可將粘附于固體表面的漿料清洗干凈，同時能夠降低漿料中有機溶劑的揮發速度，且成本低。
文檔編號C11D3/20GK102703242SQ20121014685
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月14日 優先權日2012年5月14日
發明者張鵬程, 徐真真, 楊偉強 申請人:晶澳太陽能有限公司