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引言
随着可再生能源推广扩大政策，太阳能电池用硅片的产量正在增加。太阳能电池用硅片是半导体用硅晶片生产技术的结合，彼此有相似之处，但太阳能电池领域有其特殊性。硅太阳能电池制作过程中出现的问题有物理和化学方面。就理性问题而言，太阳能电池硅晶片的厚度比半导体用晶片薄，制造过程中可能会出现裂纹的发生或损坏，化学方面的门零点与制造过程中使用的化学物质存在反反应和固化引起的化学物质残留。太阳能电池用硅片同时制造单晶和多晶，考虑到制造成本，对工艺污染度处理得比较宽容。太阳能电池领域的工艺污染结果是，被统称为stain的晶片表面的变质和阻碍纹理的物质残留被区分为主要污染。
本方法考虑到太阳能电池用硅片制作工艺的特点，通过对硅片清洗和表面污染源的清除，研究了亲环境、便宜、有效的清洗机制。
实验和分析
微细粒子清洗实验：我们首先将臭氧功能水产生的实验装置作为硅片的无机物清洗配合使用，可以替代臭氧功能水的晶片清洗过程。晶片暴露在普通大气中数天后污染后，作为污染源，对有机物、无机物、金属等成分没有区分，清洗实验前后的微粒总数，分析了清洗性能。此时，在臭氧浓度分别为20 ppm和30 ppm的清洗槽中对晶片进行了3分钟的清洗后，确认了晶片表面的微粒清洗程度。清洗前后的微进尺测量是用装有可见光及紫外线光源的光学显微镜观察并判读的。图6的顶部是以可见光为光源拍摄的照片，底部是为了提高可读性而使用紫外线光源拍摄的照片。通过本实验，可以确认有机物和无机物复合污染状态下臭氧溶解功能水具有的清洗效果。表2以紫外线读数为基准，显示了每平方面积清洗前后的微粒去除率，在20 ppm时为85%，在30 ppm时为94%左右。因此，如果增加臭氧的浓度和清洗时间，可以期待更好的结果。
图6 30ppm臭氧水对细颗粒的洗脱结果(a)洗脱前、(b)洗脱后
臭氧气体去除有机物的可行性实验：试验了包括洗涤液或表面活性剂(surfactant)在内的使用的洗涤水对臭氧的反应。由于用于制造太阳能电池晶片的洗涤水内的残留物被推测为晶片表面污染源，因此本方法旨在测试利用臭氧洗涤水去除晶片表面残留物(即洗涤液或表面活性剂成分)的可能性。为了本方法，通过国内制造商获得了晶片制造过程中实际使用的洗涤水。使用的洗涤水看起来是无色透明的，所含成分据说是洗涤液、表面活性剂、溶剂(solvent)和超纯水的混合物。因此，使用UV光谱法的水质分析仪测量了洗涤水内有机物的总量。使用测量仪对洗涤水内有机物的总量在臭氧反应前后进行比较分析后，观测到太阳能电池洗涤水的臭氧反应性是如图7所示，洗涤水内存在的油气成分变化。因此，认为臭氧水对清洗液的去除和清洗是可能的。表3显示了测量结果，与臭氧反应前相比，反应后，TSS、COD、BOD、TOC等所有数据都被选中。
表3 臭氧气体对有机物的去除效果
太阳能电池晶片清洗：图8是电子显微镜(SEM)照片，该照片对固定在太阳能电池用晶片表面的硬脂酸物质放大了5000倍。太阳能电池晶片工艺中产生的硬脂酸污染被认为是浆料物质中存在的有机物和无机物的异常固化现象，因此本方法将发生硬脂酸的太阳能电池用晶片浸入洗涤池中，进行了吴尊水直接清洗试验。晶片表面产生的硬脂酸污染的臭氧水清洗，使每个晶片浸在清洗组中1/2，进行了实验，以便将清洗部分和非洗部分进行比较。有机物和无机物复合固着形式的硬脂酸会延长时间。
由于干燥和固化，样品晶片的保管过程中进行了大部分固化。尽管如此，实验结果表明，如图9所示，通过清洗，单晶晶片上存在的硬脂酸可以很好地去除。图10是对太阳能电池用多结晶圆片的实验结果，利用自动检测设备进行了观察和测量。实验结果如图(a)所示，大部分斯坦都被很好地去除了，但如图(b)所示，也能发现偶尔没有去除的情况。这不仅表明，在工程完成后的相当长时间内，这些晶片已经硬化。 据分析，多晶晶片是由于晶向不定，颗粒间的边界（boundary）面存在使得污染物的表面粘附力更强而出现的现象。在实际量产工程中，如果在未进行硬化的情况下使用臭氧功能水进行清洁，则认为不会发生这种情况。
图10 多晶硅片表面斯特恩清洗结果(a)清洁良好(b)清洁不良
总结
通过本方法，分别实现了高浓度臭氧发生装置、高浓度OJON溶解功能水制造装置、高效臭氧分解装置，然后利用它们组成了臭氧功能水清洗场值。臭氧发生器是使用改进了一般平板放电房间式的基因组涂层结构电极的无性放电型臭氧发生器，可以提高臭氧发生效率，产生高浓度臭氧。通过实验纹理和获得约14%的高浓度臭氧气体，与此相比，得到了2倍以上的高浓度臭氧发生研究结果。
为了生成功能水，臭氧和超纯水的接触方法也摆脱了气区的简单接触方式，应用了微气泡化多次重复的结构，通过微气泡化和停留时间增加而产生的气泡大小变小，臭氧容易溶于纯水，臭氧容存率和利用率上升。用该方法进行的实验结果表明，获得了100 ppm/L以上的高浓度臭氧功能水，比传统方法提高了1.5倍以上。
通过本方法将臭氧水应用于太阳能电池用硅晶片的制作工艺中，清洁工艺中去除了94%以上的无机物(微入口者)，残留有机物进一步去除了45%，从而确认了臭氧清洁工艺的适用性。但是，虽然对产品质量没有太大影响，但由于外观原因影响产品价格的硬脂酸污染的去除实验中，长期搁置的部分多晶硅晶片也没有被去除，但研究结果表明，在硅锭的硅片工艺中立即应用臭氧水清洗工艺，可以更有效地去除硬脂酸污染。