硅多晶用包裝袋內(nèi)表面雜質(zhì)含量的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法編制說明

PAGE10團體標(biāo)準(zhǔn)硅多晶用包裝袋內(nèi)表面雜質(zhì)含量測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法編制說明（討論稿）亞洲硅業(yè)（青海）股份有限公司二〇二四年十二月工作簡況項目的必要性簡述硅多晶是碳中和、碳達峰政策戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)，隨著國家政策的進一步明確，硅材料行業(yè)的發(fā)展也逐步趨于成熟，硅材料行業(yè)的發(fā)展關(guān)鍵是綠色環(huán)保。硅多晶是半導(dǎo)體材料中使用最廣泛的材料，而硅材料對空氣的敏感性十分高，很容易受到污染和氧化，所以在儲存和運輸中需要進行精心的保護。目前每噸多晶硅包裝需要PE包裝袋200個，據(jù)硅業(yè)分會和CPIA數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計2023年我國多晶硅產(chǎn)能可達240萬噸，每年需要塑料包裝袋多達4.8億個，目前國內(nèi)包裝袋產(chǎn)能供應(yīng)充足，但其潔凈度的關(guān)注變得越來越重要。為了探究包裝袋的金屬雜質(zhì)對多晶硅質(zhì)量的影響，包裝袋檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。包裝袋的內(nèi)表面直接與硅多晶接觸，內(nèi)表面金屬雜質(zhì)含量太高，會影響硅多晶的表面金屬雜質(zhì)，污染硅料品質(zhì)，導(dǎo)致硅多晶的電學(xué)性能等降低，因此對于包裝袋的驗收，內(nèi)表面金屬雜質(zhì)是必檢項目，電感耦合等離子體質(zhì)譜法因其方法成熟，檢測下限低，準(zhǔn)確度高，廣泛用于硅多晶包裝袋的內(nèi)表面金屬雜質(zhì)的檢測。目前行業(yè)內(nèi)的企業(yè)都采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測硅多晶包裝袋內(nèi)表面的金屬雜質(zhì)，但缺乏統(tǒng)一的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的制定有利于提高行業(yè)內(nèi)對包裝袋的質(zhì)量把控，促進硅多晶行業(yè)的發(fā)展。2、任務(wù)來源根據(jù)《關(guān)于下達2024年第六批協(xié)會團體標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃的通知》(中色協(xié)科字〔2024)92號)的要求，本項目計劃編號為2024-064-T/CNIA，項目名稱為：硅多晶用包裝袋內(nèi)表面雜質(zhì)含量的測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法，牽頭起草單位為亞洲硅業(yè)（青海）股份有限公司。要求于2025年完成。3、主要參加單位和工作成員及其所做工作3.1主要參加單位情況項目牽頭單位亞洲硅業(yè)（青海）股份有限公司秉承“推廣光伏產(chǎn)業(yè)、發(fā)展綠色能源”的時代責(zé)任感，利用青海當(dāng)?shù)刎S富的水電和光照資源，扎根西部，以降低光伏發(fā)電成本，提高光伏產(chǎn)品質(zhì)量為己任，引進國際先進的改良西門子法，建設(shè)年產(chǎn)20000多噸高純多晶硅生產(chǎn)項目。公司“工藝創(chuàng)新為核心，持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量的質(zhì)量管理模式”于2018年7月獲得青海省政府質(zhì)量獎。公司所屬分析中心擁有三十萬級、十萬級、千級、局部百級的潔凈分析環(huán)境，檢測設(shè)備齊全，在化學(xué)檢測領(lǐng)域擁有電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、電感耦合等離子體光譜儀、氣相色譜儀、氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀、傅立葉變換紅外光譜儀、傅立葉變換低溫紅外光譜儀、紅外碳硫分析儀、手持式X熒光光譜儀、單點少子壽命測試儀、正置金相顯微鏡、自動煙塵（氣）測試儀等先進的進口檢測設(shè)備為公司的原料、中控樣品及成品的檢測和質(zhì)量保證提供了可靠性及先進的硬件保障。同時分析中心在2013年5月被青海省政府授予“青海省多晶硅重點實驗室”并于同年8月獲得中國合格評定國家認可委員會實驗室認可證書。3.2主要工作成員所負責(zé)的工作情況本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及工作職責(zé)見表1。表1主要起草人及工作職責(zé)起草人工作職責(zé)負責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的工作指導(dǎo)、組織協(xié)調(diào)及標(biāo)準(zhǔn)編制負責(zé)標(biāo)準(zhǔn)及編制說明的編制負責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文件編輯的審核，組織協(xié)調(diào)各單位討論研究負責(zé)搜集整理國內(nèi)外硅多晶用包裝袋技術(shù)指標(biāo)信息，整理征求意見并反饋，協(xié)助編寫編制說明提供理論支撐，反饋標(biāo)準(zhǔn)意見4、主要工作過程4.1起草階段自任務(wù)下達后，2024年6月亞洲硅業(yè)（青海）股份有限公司成立了《硅多晶用包裝袋內(nèi)表面雜質(zhì)含量測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法》標(biāo)準(zhǔn)起草小組，項目小組根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定的原則，立即開展了相關(guān)國內(nèi)外資料、標(biāo)準(zhǔn)的整理和研討工作。同時組織相關(guān)技術(shù)人員進行了測定分析方法的實驗工作，初步確立了操作步驟的優(yōu)化、操作的改進，以提升分析結(jié)果的穩(wěn)定性，進一步對標(biāo)準(zhǔn)進行修訂。最終按照方法標(biāo)準(zhǔn)的編制原則、框架要求和國家的法律法規(guī)，編制完成國家標(biāo)準(zhǔn)《硅多晶用包裝袋內(nèi)表面雜質(zhì)含量測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法》討論稿。4.2征求意見階段4.3送審階段4.4報批階段標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)1、標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》和GB/T20001.4-2015《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第4部分：試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求進行編寫。標(biāo)準(zhǔn)中簡述了方法提要，確定了測定范圍、所用試劑、樣品、試驗步驟、試驗數(shù)據(jù)處理等技術(shù)內(nèi)容。2、確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容2.1原理將包裝袋制成一定體積的試樣袋后，裝入一定體積5%的硝酸溶液，溶解其表面金屬雜質(zhì)，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定浸泡后溶液內(nèi)各金屬雜質(zhì)的含量。2.2檢測元素確定參考太陽能級和電子級多晶硅表面金屬雜質(zhì)元素的檢測（Fe、Cr、Ni、Cu、Zn、Na、Al、K、Ca、W、Co、Ti、Mo），結(jié)合實際多晶硅產(chǎn)品硼元素和磷元素的影響，檢測元素初步確定為：Fe、Cr、Ni、Cu、Zn、Na、Al、K、Ca、W、Co、Ti、Mo、B、P15個元素。2.3浸取酸比例確定實驗表2浸取酸比例確定實驗實驗方法元素含量（pg/cm2）樣品編號FeCrNiCuZnNaAlKCaWCoTiMoBP表金屬總和A:2%硝酸振搖1min后檢測樣10.8810.1520.0980.56246.910.1881.7630.1033.2510.6310.0000.3750.0000.08910.1165.1樣20.8940.1420.0810.53646.020.4381.3750.1003.3820.5980.0000.2500.0000.06311.7565.6樣30.9060.1380.0850.54445.810.4381.7190.0983.8100.6560.0000.3130.0000.09410.8065.4B：5%硝酸振搖1min后檢測樣10.8180.1620.1020.65358.880.3000.8750.1007.3750.8240.0000.2710.0000.12114.6985.2樣20.8060.1530.1130.63863.230.3001.1250.1006.0630.8130.0000.2500.0000.13413.6387.4樣30.7940.1490.1050.68162.410.3001.0000.1136.2190.8360.0000.2530.0000.11914.1687.1C：10%硝酸振搖1min后檢測樣10.750.1360.2231.23351.190.3131.3130.1038.2501.8130.0000.2630.0000.23214.3180.1樣20.7420.1440.2461.32050.000.3061.4380.0997.1881.2500.0000.2680.0000.21615.7579.0樣30.7320.1510.2411.29850.590.3281.3750.1007.7191.5310.0000.2500.0000.24316.0380.6從表2可以看出，經(jīng)A比例（2%硝酸）浸取的樣品，鋅、鈣、磷等元素稍微偏低；B（5%硝酸）和C（10%硝酸）比例檢測結(jié)果無明顯差距，綜合考慮采用B（5%硝酸）比例進行檢測。2.4浸取時間確定實驗表3浸取時間確定實驗實驗方法樣品編號FeCrNiCuZnNaAlKCaWCoTiMoBP表金屬總和5%硝酸振搖

1min后檢測樣10.4300.1210.1610.11270.3750.8382.2500.1008.7500.0000.0000.2500.0001.56319.313104樣20.4460.1030.1760.10969.5000.7252.1880.1009.9380.0000.0000.3130.0001.63222.750108樣30.4510.1320.1880.12369.9380.8312.2190.1009.3440.0000.0000.2810.0001.55221.0311065%硝酸振搖

5min后檢測樣10.4620.1420.2040.15368.6500.6253.2500.4389.6880.0000.0000.2950.0002.06320.125106樣20.4740.1350.2220.14365.0000.6513.0200.4129.7500.0000.0000.3000.0002.25019.375102樣30.4520.1260.2120.13667.8250.6383.1560.3988.2190.0000.0000.2980.0001.99818.25010210%硝酸振搖

10min后檢測樣10.6250.1360.2340.23170.6900.6902.4380.5128.1880.0000.0000.3210.0001.55316.320102樣20.6310.1420.2560.23371.5630.7042.2500.4898.9380.0000.0000.3180.0001.62114.813102樣30.6220.1510.2440.21271.1260.7212.4110.5018.0630.0000.0000.3200.0001.57419.563106從表3可以看出，浸取時間不同，各元素檢測結(jié)果無明顯差距，說明浸取時間對檢測結(jié)果無明顯影響，綜上應(yīng)采用浸取1min后檢測。2.5檢出限確認按照5%硝酸的比例，在相同條件下參考樣品前處理方式后檢測空白內(nèi)各雜質(zhì)元素含量。表4各元素檢出限確認編號元素含量（pg/cm2）FeCrNiCuZnNaAlKCaWCoTiMOBP10.00500.000.000.000.000.000.000.0110.0640.000.000.000.000.000.0020.00500.000.000.000.000.000.000.0130.0690.000.000.000.000.000.0030.00500.000.000.000.000.000.000.0130.0740.000.000.000.000.000.0040.00500.000.000.000.000.000.000.0120.0690.000.000.000.000.000.0050.00600.000.000.000.000.000.000.0110.0690.000.000.000.000.000.0060.00600.000.000.000.000.000.000.0110.0690.000.000.000.000.000.0070.00600.000.000.000.000.000.000.0130.0690.000.000.000.000.000.0080.00600.000.000.000.000.000.000.0130.0690.000.000.000.000.000.0090.00500.000.000.000.000.000.000.0120.0690.000.000.000.000.000.00100.00600.000.000.000.000.000.000.0110.0670.000.000.000.000.000.00110.00600.000.000.000.000.000.000.0110.0640.000.000.000.000.000.00平均值0.00550.000.000.000.000.000.000.0120.0680.000.000.000.000.000.00標(biāo)準(zhǔn)偏差0.000520.000.000.000.000.000.000.000940.00270.000.000.000.000.000.00檢出限

（pg/cm2）9.79E-050.000.000.000.000.000.001.77E-045.12E-040.000.000.000.000.000.00綜合上述空白檢測數(shù)據(jù)，各元素檢出限為0pg/cm2左右，結(jié)合目前行業(yè)在用的安捷倫、PE品牌的ICP-MS設(shè)備檢測精度10ppt，綜合擬定各元素檢出限為1pg/cm2。2.6方法的精密度驗證由亞洲硅業(yè)（青海）股份有限公司組織《硅多晶用包裝袋內(nèi)表面雜質(zhì)含量測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法》實驗室間比對，評價硅多晶用包裝袋內(nèi)表面雜質(zhì)含量的重復(fù)性，作為標(biāo)準(zhǔn)的精密度要求。亞