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【摘要】尽管太阳能是绿色能源，且太阳能电池厂排放的污染物，与石油、煤炭行业相比，对环境的污染要少很多。但由于目前国内太阳能产业技术落后、政策不完善等原因，电池生产过程在国内仍存在较严重的污染。对电池生产的废水污染的控制是一个不可回避的现实问题。 文章分析了硅片清洗、硅片废水回用工艺。
【关键词】太阳能 硅片 废水回用
目前，在全球能源面临严峻的形势下，太阳能光伏产业逐渐兴起。太阳能是一种环保，绿色，节能的新能源，对其利用，可以充分缓解能源紧张趋势。太阳能作为一种清洁能源，本身并不存在污染，但其在生产过程中会产生许多污染问题，今天，我将围绕太阳能光伏产业对水资源的污染及其治理技术进行阐述。
一、性质分析
光伏产业根据生产产品可细分为单晶硅生产线排水，多晶硅生产线排水，其生产工序中有污水排放的工段主要是：制绒和清洗工段。硅太阳能电池生产中在腐蚀清洗、去磷硅玻璃和石英管清洗等工艺过程中须使用KOH、IPA、铬酸、HF、、等化学药品，相应的产生含IPA浓废液废水和含氟废液废水、含铬废水。硅太阳能电池的主要生产工序如下，清洗：清洗的主要目的是去除硅片上的污物。制绒：硅晶太阳能电池的制绒工艺是加入铬酸或、HF、的强氧化性溶液将切割后硅片上的污物清除，在硅片上形成减反织构。扩散：磷扩散是在硅表层掺入纯杂质原子的过程。刻蚀、去PSG：利用HF溶液对硅片边缘进行腐蚀，去除硅片边缘的PN结。去PSG是对刻蚀后硅片上的磷硅玻璃用氢氟酸等清洗的方法进行清除。等离子化学气相沉积(PECVD)：PECVD被使用来在硅片上沉积氮化硅材料。丝网印刷：是通过丝网印刷机将银浆或铝浆等导电材料印刷在硅片上。
二、硅片清洗
这些杂质有的以原子状态或离子状态，有的以薄膜形式或颗粒形式存在于硅片表面。有机污染包括光刻胶、有机溶剂残留物、合成蜡和人接触器件、工具、器皿带来的油脂或纤维。无机污染包括重金属金、铜、铁、铬等，严重影响少数载流子寿命和表面电导；碱金属如钠等，引起严重漏电；颗粒污染包括硅渣、尘埃、细菌、微生物、有机胶体纤维等，会导致各种缺陷。清除污染的方法有物理清洗和化学清洗两种。
物理清洗
刷洗或擦洗：可除去颗粒污染和大多数粘在片子上的薄膜。
高压清洗：是用液体喷射片子表面，喷嘴的压力高达几百个大气压。高压清洗靠喷射作用，片子不易产生划痕和损伤。但高压喷射会产生静电作用，靠调节喷嘴到片子的距离、角度或加入防静电剂加以避免。
超声波清洗：超声波声能传入溶液，靠气蚀作用洗掉片子上的污染。但是，从有图形的片子上除去小于1微米颗粒则比较困难。将频率提高到超高频频段，清洗效果更好。
2、化学清洗
化学清洗是为了除去原子、离子不可见的污染，方法较多，有溶剂萃取、酸洗（硫酸、硝酸、王水、各种混合酸等）和等离子体法等。其中双氧水体系清洗方法效果好，环境污染小。一般方法是将硅片先用成分比为：=5：1或4：1的酸性液清洗。清洗液的强氧化性，将有机物分解而除去；用超纯水冲洗后，再用成分比为：：=5：2：1或5：1：1或7：2：1的碱性清洗液清洗，由于的氧化作用和的络合作用，许多金属离子形成稳定的可溶性络合物而溶于水；然后使用成分比为：：HCL=7：2：1或5：2：1的酸性清洗液，由于的氧化作用和盐酸的溶解，以及氯离子的络合性，许多金属生成溶于水的络离子，从而达到清洗的目的。
三、硅太阳能电池生产废水回用工艺分析
在硅太阳能电池生产废水中，含IPA的浓碱废液和浓氟废水中污染物的浓度较高，经处理后其中仍含有较高浓度的污染物，将其进入膜系统处理回用会加重膜系统的污染程度，缩短膜元件的使用寿命，直接增加了废水回用的成本，而且会影响膜系统的稳定性，因此建议浓氟和浓碱废水单独达标处理后直接外排，不作为回用原水。回收率是回用水系统设计中一个关键指标。设定时要考虑原水中含有的难溶解性盐的析出极限值（饱和指数）、给水水质的种类和产水水质。通常，单位面积产水量J和回收率R设计的过高，发生膜污染的可能性大大增加，造成产水量下降，清洗膜系统的频率会增多，维护系统正常运行的费用增加。所以，在进行设计系统时，在条件可能的条件下，希望宽余的设计产水通量和回收率。
目前市场上多数膜厂家的建议回收率一般在70％～75％左右比较合适，这样使膜元件在经济状态下使用，可以延长膜的使用寿命。根據统计，光伏行业低污染水如一般酸碱、含氟废水、冷却塔排污水和RO浓水中污染物浓度较低，占总排放量的70％左右。经达标处理后其中污染物浓度已经非常低，适合作为回用水。这种低污染水通过大通量超低压反渗透膜后回收率可定在75％，那废水的总回用率就在75％×70％＝52.5％，也就是说，通常废水回用控制在50％左右，在目前的排放标准要求下是比较经济合理的。通常废水回用可以按照如下工艺：废水处理出水→回用原水池→原水泵→多介质过滤器→超滤装置→增压泵→活性炭吸附→离子交换→保安过滤器→高压泵→反渗透→回用水箱。
四、硅太阳能电池生产废水处理站设计规划要点
1、废水处理站事故应急池往往在设计中会疏忽遗漏，考虑到生产故障和排放的安全性，事故水池和事故回流一定要在设计中考虑。
2、硅太阳能电池生产废水处理站使用化学药品较多，在设计中应该尽量将化学药品区域集中考虑，过于分散不便于化学品的管理，容易造成安全隐患。同时应有设置防止化学品泄漏的围堰和对应措施，如冲洗用的自来水软管，并安装保护人员的冲淋洗眼器。
3、硅太阳能电池生产废水处理后产生的污泥较多，设计中如果条件允许应该尽量考虑自动污泥输送装置，或者将压滤机设置在层楼面的台上，污泥可以自动卸入污泥运输车中，降低操作人员的劳动强度。
4、废水处理站应充分考虑，全面规划。设计应根据资及业主要求实施，尽量考虑到远期工程的需要，预留相应的接口及设备位置。应采用高效节能，节省用地，便于运行的废水处理新工艺、新技术，确保废水处理效果，减少工程投资和日常运行费用，出水水质达到招标要求，并符合国家和当地环保部门相关要求。
五、结束语
硅太阳能电池已经越来越多的运用在社会的各行各业，已经成为绿色新能源的代名词。对电池生产过程中排放的废水污染进行及时恰当的控制，积极承担相应社会责任也进入硅电池产业前的必修课。硅片废水的治理要从源头着手，杜绝水的浪费现象，同时采用节水型工艺和设备，提高水资源的利用率，完善和建立污水处理系统，提高工业用水回收率和重复利用率。最后，我认为光伏产业是一个发展前景远大的产业系统，其不管是在废水处理方面还是其它方面都蕴含着巨大的商机，希望我们能把握好这一机遇，为自身以及环保事业做出我们的贡献。
参考文献：
[1]程姣，石凯，李应华.半导体厂含氟废水处理工程改造.中国给水排水[J].2008，
24（6）：28~30.
[2]孙兰梅，周春雨等.农药工艺废水中回收异丙醇.农药[J]2009，48（6）:422-423.
[3]杜文华，杨健，王士芬.提高异丙醇废水可生化性的试验研究[J].化工环保.
2000，20（6）：3~6.
[4]周建民，张国岭等.光伏电池单晶硅生产废水处理工程实例[J].水处理技术.
2009，35（4）：116~119.
[5]李金辉，杜朝军，刘锦.利用聚合氯化铝铁处理电镀废水的研究.材料保护
[J].2004，37（9）：42-43.
【关键词】太阳能 硅片 废水回用
目前，在全球能源面临严峻的形势下，太阳能光伏产业逐渐兴起。太阳能是一种环保，绿色，节能的新能源，对其利用，可以充分缓解能源紧张趋势。太阳能作为一种清洁能源，本身并不存在污染，但其在生产过程中会产生许多污染问题，今天，我将围绕太阳能光伏产业对水资源的污染及其治理技术进行阐述。
一、性质分析
光伏产业根据生产产品可细分为单晶硅生产线排水，多晶硅生产线排水，其生产工序中有污水排放的工段主要是：制绒和清洗工段。硅太阳能电池生产中在腐蚀清洗、去磷硅玻璃和石英管清洗等工艺过程中须使用KOH、IPA、铬酸、HF、、等化学药品，相应的产生含IPA浓废液废水和含氟废液废水、含铬废水。硅太阳能电池的主要生产工序如下，清洗：清洗的主要目的是去除硅片上的污物。制绒：硅晶太阳能电池的制绒工艺是加入铬酸或、HF、的强氧化性溶液将切割后硅片上的污物清除，在硅片上形成减反织构。扩散：磷扩散是在硅表层掺入纯杂质原子的过程。刻蚀、去PSG：利用HF溶液对硅片边缘进行腐蚀，去除硅片边缘的PN结。去PSG是对刻蚀后硅片上的磷硅玻璃用氢氟酸等清洗的方法进行清除。等离子化学气相沉积(PECVD)：PECVD被使用来在硅片上沉积氮化硅材料。丝网印刷：是通过丝网印刷机将银浆或铝浆等导电材料印刷在硅片上。
二、硅片清洗
这些杂质有的以原子状态或离子状态，有的以薄膜形式或颗粒形式存在于硅片表面。有机污染包括光刻胶、有机溶剂残留物、合成蜡和人接触器件、工具、器皿带来的油脂或纤维。无机污染包括重金属金、铜、铁、铬等，严重影响少数载流子寿命和表面电导；碱金属如钠等，引起严重漏电；颗粒污染包括硅渣、尘埃、细菌、微生物、有机胶体纤维等，会导致各种缺陷。清除污染的方法有物理清洗和化学清洗两种。
物理清洗
刷洗或擦洗：可除去颗粒污染和大多数粘在片子上的薄膜。
高压清洗：是用液体喷射片子表面，喷嘴的压力高达几百个大气压。高压清洗靠喷射作用，片子不易产生划痕和损伤。但高压喷射会产生静电作用，靠调节喷嘴到片子的距离、角度或加入防静电剂加以避免。
超声波清洗：超声波声能传入溶液，靠气蚀作用洗掉片子上的污染。但是，从有图形的片子上除去小于1微米颗粒则比较困难。将频率提高到超高频频段，清洗效果更好。
2、化学清洗
化学清洗是为了除去原子、离子不可见的污染，方法较多，有溶剂萃取、酸洗（硫酸、硝酸、王水、各种混合酸等）和等离子体法等。其中双氧水体系清洗方法效果好，环境污染小。一般方法是将硅片先用成分比为：=5：1或4：1的酸性液清洗。清洗液的强氧化性，将有机物分解而除去；用超纯水冲洗后，再用成分比为：：=5：2：1或5：1：1或7：2：1的碱性清洗液清洗，由于的氧化作用和的络合作用，许多金属离子形成稳定的可溶性络合物而溶于水；然后使用成分比为：：HCL=7：2：1或5：2：1的酸性清洗液，由于的氧化作用和盐酸的溶解，以及氯离子的络合性，许多金属生成溶于水的络离子，从而达到清洗的目的。
三、硅太阳能电池生产废水回用工艺分析
在硅太阳能电池生产废水中，含IPA的浓碱废液和浓氟废水中污染物的浓度较高，经处理后其中仍含有较高浓度的污染物，将其进入膜系统处理回用会加重膜系统的污染程度，缩短膜元件的使用寿命，直接增加了废水回用的成本，而且会影响膜系统的稳定性，因此建议浓氟和浓碱废水单独达标处理后直接外排，不作为回用原水。回收率是回用水系统设计中一个关键指标。设定时要考虑原水中含有的难溶解性盐的析出极限值（饱和指数）、给水水质的种类和产水水质。通常，单位面积产水量J和回收率R设计的过高，发生膜污染的可能性大大增加，造成产水量下降，清洗膜系统的频率会增多，维护系统正常运行的费用增加。所以，在进行设计系统时，在条件可能的条件下，希望宽余的设计产水通量和回收率。
目前市场上多数膜厂家的建议回收率一般在70％～75％左右比较合适，这样使膜元件在经济状态下使用，可以延长膜的使用寿命。根據统计，光伏行业低污染水如一般酸碱、含氟废水、冷却塔排污水和RO浓水中污染物浓度较低，占总排放量的70％左右。经达标处理后其中污染物浓度已经非常低，适合作为回用水。这种低污染水通过大通量超低压反渗透膜后回收率可定在75％，那废水的总回用率就在75％×70％＝52.5％，也就是说，通常废水回用控制在50％左右，在目前的排放标准要求下是比较经济合理的。通常废水回用可以按照如下工艺：废水处理出水→回用原水池→原水泵→多介质过滤器→超滤装置→增压泵→活性炭吸附→离子交换→保安过滤器→高压泵→反渗透→回用水箱。
四、硅太阳能电池生产废水处理站设计规划要点
1、废水处理站事故应急池往往在设计中会疏忽遗漏，考虑到生产故障和排放的安全性，事故水池和事故回流一定要在设计中考虑。
2、硅太阳能电池生产废水处理站使用化学药品较多，在设计中应该尽量将化学药品区域集中考虑，过于分散不便于化学品的管理，容易造成安全隐患。同时应有设置防止化学品泄漏的围堰和对应措施，如冲洗用的自来水软管，并安装保护人员的冲淋洗眼器。
3、硅太阳能电池生产废水处理后产生的污泥较多，设计中如果条件允许应该尽量考虑自动污泥输送装置，或者将压滤机设置在层楼面的台上，污泥可以自动卸入污泥运输车中，降低操作人员的劳动强度。
4、废水处理站应充分考虑，全面规划。设计应根据资及业主要求实施，尽量考虑到远期工程的需要，预留相应的接口及设备位置。应采用高效节能，节省用地，便于运行的废水处理新工艺、新技术，确保废水处理效果，减少工程投资和日常运行费用，出水水质达到招标要求，并符合国家和当地环保部门相关要求。
五、结束语
硅太阳能电池已经越来越多的运用在社会的各行各业，已经成为绿色新能源的代名词。对电池生产过程中排放的废水污染进行及时恰当的控制，积极承担相应社会责任也进入硅电池产业前的必修课。硅片废水的治理要从源头着手，杜绝水的浪费现象，同时采用节水型工艺和设备，提高水资源的利用率，完善和建立污水处理系统，提高工业用水回收率和重复利用率。最后，我认为光伏产业是一个发展前景远大的产业系统，其不管是在废水处理方面还是其它方面都蕴含着巨大的商机，希望我们能把握好这一机遇，为自身以及环保事业做出我们的贡献。
参考文献：
[1]程姣，石凯，李应华.半导体厂含氟废水处理工程改造.中国给水排水[J].2008，
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[2]孙兰梅，周春雨等.农药工艺废水中回收异丙醇.农药[J]2009，48（6）:422-423.
[3]杜文华，杨健，王士芬.提高异丙醇废水可生化性的试验研究[J].化工环保.
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[5]李金辉，杜朝军，刘锦.利用聚合氯化铝铁处理电镀废水的研究.材料保护
[J].2004，37（9）：42-43.