[发明专利]用于纯化氢氟酸和硝酸的混合物的反渗透

说明书

披露了通过用至少一个反渗透膜处理包含氢氟酸、硝酸和至少一种硅杂质的溶液纯化该溶液的方法。根据本发明的方法，可以选择性地去除或者减少在该包含氢氟酸和硝酸的溶液中包含的硅杂质。这种方法可以有利地用于光电产业或电池组件产业中。

本申请要求于2013年4月25日提交的欧洲专利申请号13165255.4的优先权，出于所有的目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。

发明领域

本发明涉及纯化包含氢氟酸、硝酸和至少硅杂质的溶液的方法。进一步地，本发明涉及制造硅基太阳能电池或用于电池的硅基电极的方法。

发明背景

在光电制造应用中的硅晶片的表面加工或表面清洗的过程期间，使用主要包含氢氟酸(HF)和硝酸(HNO₃)的混合物。例如，在用于晶体硅太阳能电池的表面拉毛(surfacetexturing)的工艺中，使用此类酸混合物溶液。然而，当氟硝酸(fluoro-nitric acid)混合物用作处理溶液时，硅杂质，如氟硅酸(六氟合硅酸或氢氟硅酸(hydrofluoro silicicacid)；H₂SiF₆)，在蚀刻硅晶片的表面之后保留在该溶液中。包含硅杂质的废液具有较低的蚀刻性能，并且因此，当硅浓度达到临界水平时将该废液送至废物中并且将新的溶液引入用于另外的蚀刻工艺(所谓的“分批法”)。

由于高负载的氟和氮，以工业规模处理包含高水平的硅杂质的废HF/HNO₃混合物溶液是困难的。另外，此类处理导致高量的氢氟酸和硝酸的混合物溶液的消耗，这在经济上不是有利的。如此，包含硅杂质的废HF/HNO₃混合物溶液的有效纯化和再循环可能是有利的。

日本专利公开(Kokai)号2012-125723披露了用于去除包含在硝酸氢氟酸(nitrohydrofluoric acid)的废液中的氢氟硅酸并且通过电渗析回收该硝酸氢氟酸的精制液体、具有特定构型的装置。然而，在所述专利申请中描述的电渗析要求连续使用另外的试剂，这可能引起另一个经济上不利的问题，并且此外，通过上述方法硅杂质的减少程度不是足够的。例如，在进料溶液中的H₂SiF₆浓度(其是2％)被减少至该日本专利申请的实例1中的纯化步骤的出口处的0.5％。

本发明现在使得纯化该溶液的有效方法可供使用，该有效方法没有示出上述问题。

发明说明

因此，本发明的目的是提供纯化包含氢氟酸、硝酸和至少一种硅杂质的溶液的有效方法。

因此，本发明涉及通过用至少一个反渗透(RO)膜处理包含氢氟酸、硝酸和至少一种硅杂质的溶液纯化该溶液的方法。根据本发明的纯化方法可以有利地用于处理含硅表面的工艺，尤其，用于制造硅基太阳能电池或用于电池的硅基电极，其中包含氢氟酸和硝酸的溶液用于蚀刻电池或装置的硅表面。

本发明的发明人已经出人意料地发现，本发明的方法使得能够非常有效地并且选择性地去除或者减少在该包含氢氟酸和硝酸的溶液中包含的硅杂质，而不实质性地减少这两种酸的含量，因此使该溶液可供使用以便有利地被再循环。

在本发明中，“硅杂质”应理解成具体表示包含至少硅原子和优选地至少一个氟原子的杂质。更具体地，该硅杂质可以通过该包含氢氟酸和硝酸的溶液与目标结构的硅表面的接触产生。优选地，在本发明中，硅杂质包括通过所述溶液与太阳能电池或用于电池的电极的硅表面的接触产生的氟硅酸如六氟合硅酸H₂SiF₆，其中该包含氢氟酸和硝酸的溶液用于处理、加工和/或清洗此类表面。该氟硅酸可以在该溶液中离解，并且这样，对应的阴离子(例如HSiF₆^-和SiF₆^2-)也可以作为硅杂质存在于该溶液中。

在此披露的所有重量百分比相对于相应溶液的总重量表示。