光伏電池用硅材料表面金屬雜質(zhì)含量的電感耦合等離子體質(zhì)譜測量方法（GBT 29849-2013）

前言 　　本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T 1.1-2009給出的規(guī)則起草。 　　請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。 　　本標(biāo)準(zhǔn)由全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC 203)提出并歸口。 　　本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：信息產(chǎn)業(yè)專用材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司、國家電子功能與輔助材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、天津市環(huán)歐半導(dǎo)體材料技術(shù)有限公司。 　　本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：褚連青、王奕、徐靜、王鑫、何秀坤、裴會川、馮亞彬、魯文峰、張雪固。 　　1范圍 　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了利用電感藕合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS)測定光伏電池用硅材料表面痕量金屬雜質(zhì)含量的方法。 　　本標(biāo)準(zhǔn)適用于光伏電池用硅材料表面痕量金屬雜質(zhì)鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、欽、鉻、鐵、鎳、銅、鋅、鋁含量的測定。各元素的測量范圍見表1。 　　 　　2規(guī)范性引用文件 　　下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。 　　GB/T 25915.1-2010潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境第1部分：空氣潔凈度等級 　　3方法提要 　　將試樣用硝酸、氫氟酸、過氧化氫和水的混合物浸提一定的時間，取出試樣后，將浸提溶液加熱蒸發(fā)至干，溶液中的硅以SiF4的形式揮發(fā)。然后用硝酸溶液溶解殘渣，用超純水定容后利用電感藕合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS)測定溶液中待分析金屬元素的含量。 　　4干擾因素 　　4.1實驗室的潔凈度、容器和儀器進(jìn)樣系統(tǒng)的潔凈度、試劑和水的純度以及操作過程等因素直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，應(yīng)嚴(yán)格控制。 　　4.2雙原子離子、多原子離子、基體效應(yīng)、背景噪聲、元素間的干擾、交叉污染和儀器漂移等因素會影響測量結(jié)果。 　　4.3由于硅材料表面金屬雜質(zhì)分布不均勻，樣品的選擇會影響產(chǎn)品表面金屬雜質(zhì)含量的評價結(jié)果，因此所取樣品應(yīng)具有代表性。 　　4.4如果樣品雜質(zhì)含量高，可采用電感藕合等離子體原子發(fā)射光譜等方法進(jìn)行測定，以免儀器被污染，影響儀器的檢測限和精確度。 　　5試劑 　　5.1超純水：電阻率大于18.2MΩ·cm，且每種金屬雜質(zhì)含量低于20ng/L。 　　5.2硝酸：質(zhì)量分?jǐn)?shù)“％，每種金屬雜質(zhì)含量均低于10ng/L。 　　5.3氫氟酸：質(zhì)量分?jǐn)?shù)4800，每種金屬雜質(zhì)含量均低于10ng/L。 　　5.4過氧化氫：質(zhì)量分?jǐn)?shù)3000，每種金屬雜質(zhì)含量均低于10ng/L。 　　5.5標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液：鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、欽、鉻、鐵、鎳、銅、鋅、鑰、憶濃度均為1mg/mL，采用國內(nèi)外可以量值溯源的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。 　　5.6硝酸溶液：硝酸（見5.2)和超純水（見5.1)的體積比為VHNO3:VH2 0-1:19。 　　5.7浸提溶液：硝酸（見5.2),氫氟酸（見5.3)、過氧化氫（見5.4)和超純水（見5.1)的體積比為VHN03:VHF:VH202:VH2O=1：1：1：50。 　　6儀器和設(shè)備 　　6.1電感藕合等離子體質(zhì)譜儀。 　　6.2分析天平：感量為0.01g。 　　6.3通風(fēng)櫥。 　　6.4器皿：所用器皿應(yīng)由聚四氟乙烯（PTFE）或全氟烷氧基樹脂（PFA）等耐氫氟酸腐蝕并可清洗的材料制成。 　　6.5電熱板。 　　7環(huán)境條件 　　7.1溫度為18℃一25℃。 　　7.2相對濕度應(yīng)不大于65％。 　　7.3潔凈度應(yīng)優(yōu)于GB/T 25915.1-2010中所定義的6級潔凈室要求。 　　8試樣準(zhǔn)備 　　8.1取樣應(yīng)在潔凈室內(nèi)進(jìn)行，從一批產(chǎn)品中選出一袋不少于5kg的樣品用于取樣，并且假設(shè)分析出的表面金屬含量代表該批樣品。如果異地取樣，為避免樣品在轉(zhuǎn)移過程中被污染，則應(yīng)將樣品密封后送至實驗室。取樣過程中應(yīng)嚴(yán)格避免沽污。 　　8.2為保證分析的一致性及實驗室間分析數(shù)值的對比，對于塊狀樣品，應(yīng)確定一個標(biāo)準(zhǔn)重量或體積；仲裁時，應(yīng)取6塊試樣，每塊尺寸約為3cm×3cm×3cm，重量約為50g，試樣總重量約為300g, 6塊試樣中至少3塊帶有生長外表面。 　　9試驗步驟 　　9.1試樣量 　　稱量一定量的試樣（如樣品量允許，宜稱取50g左右），準(zhǔn)確至0.01g。 　　9.2測定次數(shù) 　　獨立地進(jìn)行3次測定，至少有一份試樣帶有生長外表面，取3次測量結(jié)果的算術(shù)平均值。 　　9.3空白試驗 　　隨同試樣做空白試驗。 　　9.4標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 　　9.4.1混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 　　將鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、欽、鉻、鐵、鎳、銅、鋅、鑰的標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（見5.5)，逐級稀釋（稀釋過程中保持合適的酸度），配制成混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，各元素濃度為1µg/mL。 　　9.4.2標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液的配制 　　在5個潔凈的100mL容量瓶中，分別加人0µL, 20µL, 50µL,100µL,200µL混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（見9.4.1)，再分別加人40mL硝酸溶液（見5.6)，用超純水（見5.1)定容。此標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中鈉、鎂、鋁、鈣、欽、鉀、鉻、鐵、鎳、銅、鋅、鉑的濃度分別為0µg/L、O.20µg/L,O.50µg/L,1.0µg/L,2.0µg/L。 　　所配制的標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液濃度值應(yīng)盡量與樣品溶液中待測元素的濃度值接近。 　　9.4.3釘標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 　　移取100µL憶標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（見5.5)，置于100mL容量瓶中，加人40mL硝酸溶液（見5.6)，用超純水（見5.1)稀釋至刻度，搖勻，此標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為1µg/mL。 　　9.4.4紀(jì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制 　　移取200拜L憶標(biāo)準(zhǔn)溶液（見9.4.3)于100mL容量瓶中，加人40mL硝酸溶液（見5.6)，用超純水（見5.1)稀釋至刻度，搖勻，此標(biāo)準(zhǔn)工作溶液濃度為2µg/L。 　　9.5樣品溶液的制備 　　將試樣置于一具有適當(dāng)容積的、潔凈的敞口容器中，加人適量浸提溶液（見5.7)并使試樣完全浸人浸提溶液（見5.7)，蓋上表面皿，于70℃的電熱板上恒溫加熱60min，室溫冷卻后用夾子取出試樣，再用超純水（見5.1)淋洗試樣表面，淋洗液收集至敞口容器中。將裝有浸提溶液的敞口容器在150℃的電熱板上加熱至干。取下敞口容器，蓋上表面皿，室溫冷卻后，加人4mL硝酸溶液（見5.6)，充分搖動，使殘渣完全溶解。將溶液轉(zhuǎn)移至lOmL容量瓶中，用超純水（見5.1)定容，搖勻，備ICP-MS測定。 　　9.6儀器分析 　　9.6.1儀器準(zhǔn)備 　　測試前電感禍合等離子體質(zhì)譜儀需要設(shè)定適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件，并進(jìn)行調(diào)諧，以達(dá)到最佳測試條件。 　　9.6.2同位素的選擇 　　樣品中各待分析元素和內(nèi)標(biāo)元素同位素的選擇應(yīng)按表2進(jìn)行。 　　9.6.3分析 　　將空白溶液、樣品溶液（見9.5)和標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液（見9.4.2)分別在電感藕合等離子體質(zhì)譜儀上進(jìn)行分析，以憶標(biāo)準(zhǔn)工作溶液為內(nèi)標(biāo)，用內(nèi)標(biāo)法校正。以標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液中各元素信號與內(nèi)標(biāo)元素信號的比值為縱坐標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液中各元素的濃度為橫坐標(biāo)做校正曲線，儀器自動給出空白溶液和樣品溶液（見9.5)中各待測元素的質(zhì)量濃度。根據(jù)實際情況也可采用其他方法進(jìn)行定量分析。 　　10結(jié)果處理 　　按式（1)計算樣品中各金屬雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 　　11精密度 　　在重復(fù)性條件下獲得兩次獨立的測試結(jié)果，在以下給出的平均值范圍內(nèi)，這兩個測量結(jié)果的絕對差值不超過重復(fù)性限（r)，超過重復(fù)性限（r)的情況不超過5%，重復(fù)性限（r)按表3數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法求得。 　　12質(zhì)量保證與控制 　　檢驗時，應(yīng)用控制樣品對過程進(jìn)行校核。當(dāng)過程失效時應(yīng)找出原因，糾正錯誤后，重新進(jìn)行校核。 　　13報告 　　報告至少應(yīng)包含以下內(nèi)容： 　　a)送樣單位和送樣日期； 　　b）樣品名稱、規(guī)格和編號； 　　c)樣品狀態(tài)描述； 　　d)樣品存放及運輸情況； 　　e)儀器型號； 　　f)測量環(huán)境； 　　g）測量結(jié)果； 　　h）操作者、測量日期、測量單位。