专利名称：一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，属于太阳能电池制作技术领域。
背景技术：
在太阳能电池的工艺过程中，金属离子的污染会极大地影响太阳能电池的性能， 造成电性能的下降。金属离子能在硅片中形成复合中心，从而造成少子寿命的降低，进而影响成品电池的开路电压、短路电流、转换效率等电性能参数。因此，在太阳能电池的生产工艺过程中进行金属离子污染的监测是十分必要且重要的。
在太阳能电池工艺过程中，对金属离子的监测主要集中在扩散前清洗段，若在此时有金属离子污染，经过扩散后会极大地影响PN结的性能，从而造成太阳能电池电性能的下降。而通过对工艺线金属离子污染的分析，将监测的重点放在狗3+，Fe2+, Cu2+的监测上。
目前，对金属离子的检测主要是通过碱液滴定法、紫色石蕊法、Na2S沉淀法、铁氰酸钾滴定法等。上述方法均能在特就定的环境中检测金属离子的存在，但又有其局限性。 如碱液滴定法要求测试的环境呈中性或碱性；Na2S沉淀法产生的!^S (黑色沉淀)或单质硫，可以溶于强氧化性的酸、盐、氧化物，浓的强碱溶液；紫色石蕊法主要利用弱碱水解呈酸性使紫色石蕊试剂变红，无法用于酸性环境的检测；铁氰化钾是一种强氧化剂，能检测亚铁离子，其水溶液易将亚铁离子氧化成铁离子导致检测结果不准，具有较多的局限性，且在中性环境中发生Kfe (CN) 6+3H20 = Fe (OH) S+3KCN+3HCN的化学反应，产生有毒气体。
而在太阳能电池的清洗工艺中，多为强酸、强碱或强氧化性的环境，单一的方法不能起到检测的作用。因此，本发明综合以上金属离子检测的方法，针对其各优缺点，采用碱液滴定配合KSCN络合法，能满足强酸、强碱或强氧化性的环境下的金属离子检测，进行 Fe3+, Fe2+, Cu2+等的监控。
常用的铁离子的几种检测方法
(一)Fe2+检测
①铁氰化钾法加KJFe(CN)6](黄色溶液)于中性含有!^2+离子的溶液，生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀(滕士蓝)
3Fe2++ [Fe (CN) 6] 3^ = Fe3 [Fe (CN) 6] 2 I
②氢氧化钠向含有!^2+溶液中滴入氢氧化钠溶液，若溶液中生成白色沉淀，该白色沉淀迅速变为浅绿色，然后变成墨绿色，最后变为红棕色，则为亚铁离子。
(二)Fe3+检测
①紫色石蕊法，向含有!^3+离子的溶液中滴入紫色石蕊试剂，若溶液呈红色，则说明含有1 3+离子，因为!^e (OH) 3水解显较强酸性，使石蕊变红。
②氢氧化钠向含有!^3+溶液中滴入氢氧化钠溶液，生成红褐色沉淀(Fe(OH)3* 红褐色不溶性碱)，为狗3+离子。
③Na2S法，向含有!^3+的溶液中滴入Na2S溶液，若生成淡黄色沉淀(S为淡黄色不溶于水)和浅绿色溶液(FeCl2的颜色)，Na2S过量时，生成黑色沉淀O^eS)，则含有!^3+离子。
④硫氰酸钾法加KSCN溶液于中性含有!^3+离子的溶液，溶液呈血红色(生成 Fe (SCN) 2+ !^e (SCN) 3 佝(SCN) 63，一系列络合物为血红色)
Fe3++3SC=Fe (SCN) 3
1.铁氰化钾法
铁氰化钾又叫赤血盐。是深红色斜方晶体，易溶于水，无特殊气味，能溶于水、丙酮，不溶于乙醇，100份水在冷水中可溶解36份铁氰化钾，热水可溶解77. 5份！铁氰化钾水溶液呈黄色。是一种强氧化剂，有毒。与酸反应生成极毒气体，高温分解成极毒的氰化物。
铁氰化钾能检测亚铁离子，不能检测铁离子和铜离子。且其水溶液易将亚铁离子氧化成铁离子导致检测结果不准，具有较多的局限性。在中性环境中发生
K3Fe (CN) 6+3H20 = Fe (OH) S+3KCN+3HCN
的化学反应，产生有毒气体。
2.碱液滴定法要求测试的环境是中性或是偏碱性。在酸性条件下，金属离子的氢氧化物沉淀溶于酸性环境中，导致测试结果不准确。太阳能电池工艺过程中，需检测的溶液多呈酸性，故难以准确检测。
3.紫色石蕊法紫色石蕊常作为酸性指示剂。1 (OH) 3水解显较强酸性，使石蕊变红，故可检测出待测液中含有狗3+，但同样不能在酸性环境中使用。
4. Na2S法沉淀向含有!^3+的溶液中滴入Na2S溶液，若生成淡黄色沉淀(S为淡黄色不溶于水)和浅绿色溶液(FeCl2的颜色)，Na2Sa量时，生成黑色沉淀(FeS)，则含有!^3+ 离子。但是，产生的!^S(黑色沉淀)或单质硫，可以溶于强氧化性的酸、盐、氧化物。此外， 硫化物沉淀的颜色不具有明显的特征性，难以区分是否是金属离子的沉淀，亦难准确判断溶液中所含的金属离子。
5.硫氰酸钾法加KSCN溶液于中性含有!^3+离子的溶液，溶液呈血红色(生成 Fe(SCN)2+ !^e(SCN)3 佝(SCN) 63，一系列络合物为血红色)，是常规方法中灵敏度最高的狗3+检测方法，且能检测出Cu2+，Ag+。但是，硫氰酸钾法不能用于检测狗2+，具有一定的局限性。发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法。
本发明针对上述方法所存在的缺点，本发明提供了一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，综合碱液滴定法、硫氰酸钾法，通过四个步骤来实现金属离子的检测过程: ①待测液的氧化；②酸碱滴定；③金属离子初步判断；④KSCN金属离子检测，来消除强酸性环境中对检测结果的影响，同时待测液的氧化又保证了低价态金属离子也能在氧化后被 KSCN试剂检测出，从而保证了检测结果的准确性。
本发明中用到的试剂的理化特性如下表所示
表1硫氰酸钾的基本理化特性
权利要求
1.一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，其特征在于通过四个步骤来实现金属离子的检测过程①待测液的氧化；②酸碱滴定；③金属离子初步判断；④KSCN金属离子检测，来消除强酸性环境中对检测结果的影响，同时待测液的氧化又保证了低价态金属离子也能在氧化后被KSCN试剂检测出，从而保证了检测结果的准确性。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，其特征在于含有以下步骤；待测液的氧化步骤，通过往待测液中加入H2O2，在不影响酸碱性的同时将待测液中可能存在的低价态金属离子氧化到最高价态，同时又不影响最终判定待测液中是否含有金属离子；酸碱滴定步骤，通过KOH滴定法，将待测液的酸碱性保持在中性或接近中性的条件下； 若待测液本身呈中性或碱性，则不用滴定，以免酸性条件下硫氰酸钾的不稳定对检测结果造成影响；金属离子初步判断步骤，是由于一般金属离子的氢氧化物均不溶于水，故在滴定过程中，通过观察是否生成沉淀还能初步判断待测液中是否含有金属离子；KSCN金属离子检测步骤，在前期将待测液的金属离子全部氧化到最高价态，并将待测液的PH滴定到中性后，用胶头滴管滴入KSCN检测试剂到待测液中，通过是否生成血红色沉淀来定性的判断待测液中是否含有需检测的金属离子。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，其特征在于含有以下步骤；①用电子秤称取29.Ig (0. 3mol)分析纯级的KSCN粉末，加入到30ml的去离子水(DI Water)中，充分溶解，配制成0. Olmol/ml的KSCN溶液；②用洗净的塑料烧杯在需检测的槽体中取适量的(约20ml左右)溶液，再往烧杯中加入5-10ml的30%浓度的电子级双氧水(H2O2),然后用塑料搅拌棒充分搅拌，配制成待测溶液I ；③配置20ml体积分数为10%的KOH溶液；取2ml市售常用电子级KOH溶液，浓度质量分数为48%，加入到18ml中DI Water中，配制成20ml体积分数为10%的KOH溶液；用胶头滴管往溶液I中滴定，进行中和，并用PH试纸进行定性分析其酸碱性；Η++0Η = H2O在PH试纸显色为中性时，停止滴定，获得溶液II ；同时，在滴定的过程中观察，有无红褐色沉淀产生；若有，则可初步判定含有铁离子；Fe3++30F = Fe (OH) 3 丨(红褐色)④用胶头滴管滴取3-5ml左右KSCN溶液至溶液II中，观察其颜色的变化，若变成血红色，则可判定溶液中存在铁离子；Fe3++3SC『=Fe(SCN)3O
4.根据权利要求2所述的一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，其特征在于酸碱滴定步骤将待测溶液滴定至中性。
5.根据权利要求2所述的一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，其特征在于用铁氰酸钾检测i^e2+。
6.根据权利要求2所述的一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，其特征在于用硫氰酸钾检测狗3+。
7.根据权利要求2所述的一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，其特征在于含有以下步骤；通过碱液滴定，将待测液的酸碱性控制在中性，消除酸性条件下造成的检测结果不准及可能生成的铁氰酸、硫氰酸的危害；然后用铁氰酸钾来检测狗2+，观察是否生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀(滕士蓝)3Fe2++ [Fe (CN) 6] 3^ = Fe3 [Fe (CN) 6] 2 I最后，用硫氰酸钾进行狗3+的检测，观察溶液是否呈血红色(生成!^e(SCN)2+ !^e(SCN)3 !^e(SCN)63,一系列络合物为血红色)Fe3++3SCN_ = Fe(SCN)3O
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电池用湿制程金属离子检测方法，通过四个步骤来实现金属离子的检测过程①待测液的氧化；②酸碱滴定；③金属离子初步判断；④KSCN金属离子检测，来消除强酸性环境中对检测结果的影响，同时待测液的氧化又保证了低价态金属离子也能在氧化后被KSCN试剂检测出，从而保证了检测结果的准确性。本发明综合了硫氰酸钾金属离子检测方法的优缺点，通过①待测液的氧化，②酸碱滴定两步预处理来消除酸性环境下及低价态金属离子造成的测试结果的不准确，保证了测试结果的可靠性。本发明充分利用常规情况KSCN检测金属离子的灵敏性，通过配制KSCN溶液来进行太阳能电池生产中湿制程工艺的金属离子检测。
文档编号G01N21/82GK102507577SQ201110310140
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者俞建, 全成, 孙良欣, 田玉华, 胡盛华, 范圣凯 申请人:新余吉阳新能源有限公司