太阳能电池板制绒过程中酸洗液及碱洗液检测方案(自动电位滴定)

光伏行业应用专辑 瑞士万通应用专辑 一、太阳能电池生产中的槽液分析 11前言 太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。太阳能电池就是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的一种装置。 光伏产业链包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统5个环节。上游为硅料、硅片环节(即高纯硅料的生产)；中游为电池片及电池组件的生产环节；下游为应用系统环节(即光伏系统及太阳能消费品的生产)。 其中在上游和中游环节中包括了硅料的切削、太阳能电池板制绒、刻蚀等湿化学过程，对这些过程中各种槽液的成分及含量的分析监测是中控的重要常规检测之一，而且对最后的太阳能产品的质量也至关重要。 电位滴定、卡尔费休水分测定、温度滴定等电化学技术以及离子色谱仪均可应用于该分析监测领域，可以测定的项目包括 切削液 水含量、pH值、电导率 酸洗液及碱洗液 氢氟酸/硝酸/氟硅酸、硫酸、醋酸、甲酸、盐酸、碱度、酸度、过硫化钠 清洗液 pH值、电导率值、水含量 漂洗液 pH值、电导率值、碱度、酸度 亲水化溶液 双氧水、碱度、酸度 2!电位滴定法在太阳能电池板制绒过程中槽液分析的应用 2.1简介 太阳能电池板制绒就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平、变得粗糙，这样，在表面形成的无数个金字塔结构可以产生漫反射，从而减少直射到硅片表面的太阳能的损失。 太阳能电池的生产过程高度连续且极为敏感，需要严格的监测和过程管理来提高产品的产量和质量，同时降低成本，进而实现对产品质量的跟踪及生产过程的记录。Applikon在线滴定系统面对此挑战游刃有余，可自动监测制绒过程中槽液的相关组成和含量。而且，可将分析结果储存在整合数据库，分析结束后以图表形式显示在控制表中；也可通过以太网或以4~20mA模拟信号输出数据。 此外，Metrohm的实验室用滴定系统作为在线监泊的补充，可双重保障对样品进行高效精确的分析。这两类滴定系统在实验过程中都无需校准，适用于从制绒处理到清洗全过程。 2.2仪器的特点 Applikon 在线滴定系统(生产线用) Applikon在线滴定系统都是定制的，根据特定的过程要求进行设计、单独生产。这一灵活的观念使得系统实现无缝整合成为可能，尤其是对于现有的过程，用户可自己确定测量时间和范围。 Applikon 在线滴定按照模块化设计，可以根据客户需求自由组合。这些模块包括样品采样装置、样品的前处理装置、样品的滴定、测量等。另外，可以根据实际需求选择抗腐蚀型、防爆型以及其它的性能要求而量身定制。使用 Window 过程控制窗结，结果一目了然。它可监测多条生产线。也可以通过整合数据管理来实现数据跟踪与外围设备(包括数据传输)的集成及控制。 90X爱·智能系列电位滴定仪(实验室用) Metrohm系列电位滴定仪作为实验室仪器， 在TiamoM电脑工作站的支持下，可以实现复杂混酸体系的分析要求。 由于混酸中要求分析的组分较多，需要配备的电极也较多，所以，建议使用能够连接双排电极的主机。 混酸取样过程的准确程度对测量结果的准确性和精确性影响非常大。例如：由于含有浓HF，不易使用移液管；由于含有挥发性酸，移液枪也不易取准；所以，最好的方式是利用Metrohm独有的多思TM(Dosino)加液单元，!以倒吸液的方式准确取样，并且完全避免HF酸对玻璃的腐蚀。 2.3制绒过程应用举例 (由于制绒过程机制复杂，所以制绒所用的试剂和溶液组成差异很大，不能一概而论，这里只做举例) 2.3.1电位滴定法测定碱洗液中的碱含量 推荐配置 6.0262.100水相酸碱pH玻璃电极或6.0280.300智能 pH 玻璃电极 6.2104.020电极电缆线，或2.854.0010智能电极变送电缆 10或20或 50mL 滴定管单元 样品分析 精确量取一定样品于烧杯中，加入水或适当的溶剂，用c(HCI)=0.1 mol/L 滴定至终点。 谱图 结论及建议 碱洗液中的碱组成相对单一，大多为 KOH 或 NaOH， 普通的水相酸碱滴定即可满足测定要求，方法简单方便，准确性高，重复性好。 2.3.2电位滴定法测定酸洗液中的酸含量 推荐配置 6.0262.100水相酸碱 pH玻璃电极或6.0280.300 智能pH玻璃电极6.2104.020电极电缆线，或 2.854.0010智能电极变送电缆10或20或 50mL 定定管单元 样品分析 精确量取一定样品于烧杯中，加入水或适当的溶剂，用c(NaOH)=2 mol/L 滴定至终点。 谱图 Uw 结论及建议 (1)酸洗液的组成根据生产工艺艺不同而各不相同，成分较为复杂，但大多含有硝酸 HNO3， 氢氟酸 HF和氟硅酸 H2SiF6，有的还会加入硫酸 H2SO4。要分析各种酸的含量，需要高灵敏度的 pH 玻璃电电和完善的分析方法，有的复杂样品还需要进行2次滴定，才能得到各种酸的含量。 (2)由于滴定过程较为复杂，需要滴定工作站具有完善的滴定控制功能和数据处理能力。