硅片脏污问题研究

硅片脏污问题研究太阳能硅片切割完毕后，在对硅片进行清洗后，会出现硅片表面脏污的情况，影响了硅片外观质量，同时也会影响后续工序的加工。本文主要对脏污片的类型及其产生原因进行了分析。1. 引言硅片清洗工序是将线锯机床切割完毕的硅片从玻璃上脱离下来，将胶条去除后，将硅片清洗干净并分选出等级。清洗设备主要是预清洗机（脱胶机）和清洗机。预清洗机的主要清洗流程为上料 -喷淋 -喷淋 -超声清洗 -脱胶 -清水漂洗 -下料。清洗机的主要清洗流程为上料 -纯水漂洗 -纯水漂洗 -碱洗 -碱洗 -纯水漂洗 -纯水漂洗 -预脱水（慢提拉） -烘干 -下料。通常硅片分为 A 等（一级）、 B 等（二级）和不合格片，脏污片属于 B 等片，会降低硅片 A级品率。常见的脏污片主要分为三类砂浆、硅粉残留造成的脏污片，油片和水印片，而脏污片的产生受多种因素的影响的。2. 硅片清洗的原理清洗剂一般为双组份产品， A 剂主要有钾盐、缓蚀剂、助洗剂组成， B 剂主要由表面活性剂聚合复配而成。一般客户根据清洗的工艺直接将清洗剂添加到纯水中，温度通常设定在45-65 ℃之间，清洗的时间不低于 2 分钟，一般为 3-4 分钟。添加清洗剂时，按照水的比例计算，当遇到磨光碾磨膏硅片及回收悬浮液切割的硅片应当增加清洗剂的药量，保证硅片清洗的效果。3. 硅片清洗过程中注意事项硅片在清洗过程中，对硅片表面的干净度有很大的影响，硅片的表面沾污会影响后续工作的进行。（ 1）切割结束后的硅片通常不可以沾水，如不能及时清洗，先把硅片放到悬浮液中。（ 2）硅片一经放到清洗台上，必须马上进行处理，在整个清洗过程中让硅片保持湿润。（ 3）硅片在脱胶过程中保持表面湿润，不能自然干燥。（ 4） 硅片在经过每个清洗的周期后， 要彻底更换后面三个清洗槽的水， 以防污染后面清洗的硅片。（ 5）硅片在清洗过程中尽可能减少裸露在空气中的时间，以防止硅片表面产生花片。（ 6） 清洗工作人员在整个清洗过程中不得直接接触硅片表面， 必须佩带橡胶手套， 以免产生指纹印。4. 砂浆、硅粉残留脏污片的产生原因（ 1） 切割液影响。 切割液的主要成分是聚乙二醇，另外还包括脂肪酸、脂肪酸盐、表面活性剂、消泡剂和水等成分。性能优良的切割液具有良好的悬浮性、冷却性和易清洗性。由于砂浆是由碳化硅和切割液混合成的，在切割过程中起切割作用的是碳化硅颗粒，随着钢线的转动，碳化硅颗粒包裹在钢线表面对硅块进行磨削切割，因此切割液须具有良好的悬浮性保证碳化硅颗粒能均匀地分散在钢线表面且不会在砂浆中产生沉淀。切割过程中，由于碳化硅颗粒和硅块的摩擦作用会产生较多热量，切割液的冷却性能可以降低砂浆温度，防止高温造成硅片灼伤。切割液的易清洗性能则会对硅片外观质量产生直接影响，硅片表面脏污片的产生与此有重要关系，因此要求切割液须满足以下参数要求切割液的粘度须保证碳化硅颗粒的悬浮效果、又可以保证砂浆在线锯上的适度附着，增强砂浆的热传导效率，切割液的粘度范围为45-60pas ；切割液的酸碱性，不仅直接影响硅片表面的洁净度，还会影响设备的使用寿命，故切割液的酸碱性不易过强，通常为 5-7。（ 2） 砂浆中微粉含量的影响。 砂浆中碳化硅颗粒小于 2μm 的微粉不具有切割能力，另外，在切割过程中还会产生大量硅粉和铁粉等微粉混入砂浆中，形成一层膜，随着切割的进行，砂浆中的微粉含量会越来越高，当微粉量足够大时，便会粘附在硅片表面，难以清洗干净。因此，在进行硅块切割时要保证砂浆的更新量和砂浆质量，降低砂浆中的微粉含量。（ 3） 砂浆粘度的影响。 砂浆的粘度会影响砂浆在硅片表面的附着量，砂浆粘度越大，硅片表面的砂浆量越多，越难以进行清洗。砂浆粘度主要是由切割液粘度决定，但其受温度影响较大， 试验证明， 0-25 ℃的范围内， 随着粘度会随着温度的降低而上升较多； 温度高于 25℃时，粘度随着温度的升高变化较缓慢。 同时， 砂浆的升温过程和降温过程对粘度来说是不可逆的。硅片切割过程中，砂浆温度控制在 21 2℃范围内最佳。（ 4） 预清洗喷淋不当。 预清洗洗喷淋槽的水压 ,水质 ,喷嘴的流量和角度及喷淋时间等 ,都会对清洗效果有很大影响。不少企业为降低成本，预清洗工序使用中水喷淋，由于中水的酸碱性与砂浆发生化学反应， 会导致硅片表面难以清洗干净， 因此中水在使用前要检验其 ph 值是否符合要求。喷嘴的水压一般是 2.5MPa ，喷嘴的流量和角度以及喷淋时间要根据实际清洗情况进行调整，保证硅片表面无脏污，再进行脱胶。（ 5） 脱胶槽温度过高导致。 脱胶槽温度过高， 会使得硅片表面的水分在未从硅片表面流下时便蒸发，在硅片表面留下带有砂浆或硅粉的印记。若使用乳酸脱胶，则要求脱胶槽的温度不得超过 80℃。（ 6） 硅片表面砂浆、硅粉残留过多。 若硅片在脱胶前便从托盘上脱落下来，由于砂浆的粘附作用硅片之间会粘连在一起，喷淋槽进行喷淋时不能将两片硅片之间的砂浆冲洗干净，造成硅片表面砂浆、硅粉残留过多产生脏片。一般硅片掉落主要是粘接原因导致玻璃和硅块粘接面未擦拭干净，表面有杂物，粘接不牢固；胶水混合不均匀；刮胶不均，胶层厚度不一致，出现分层；粘接硅块时气泡未排挤出来；粘接完毕后，固化时间不足即进行切割。对于掉片导致产生的脏片，一般可通过调整预清洗机工艺和清洗机工艺解决。预清洗机工艺调整延长喷淋和超声浸泡时，减少脱胶后残留的砂浆，为清洗减轻负担；另外在不影响脱胶效果的前提下，多次更换超声清洗槽的水，并在脱胶槽多添加适量的乳酸或清洗机，这样脱胶完后的硅片会比较干净，减少脏污片产生的可能性。清洗机工艺调整加大纯水漂洗槽水的溢流速度，或者延长漂洗时间；同时清洗一定量的硅片后，向碱槽内添加一定量的清洗剂，以减少脏污片的产生。5. 油片产生原因油片一般分为真油片和假油片。真油片是硅片表面粘有油迹造成，主要是由于设备漏油滴到硅片表面造成，通常是由于线锯工作台位置液压油漏油导致。对于油片，清洗工序难以直接清洗掉，可通过电池制绒工序进行清洗处理。假油片是硅片表面没有清洗干净的切割液，切割液的主要成分是聚乙二醇，另外还包括脂肪酸、脂肪酸盐、表面活性剂、消泡剂和水等成分。性能优良的切割液具有良好的悬浮性、冷却性和易清洗性。由于砂浆是由碳化硅和切割液混合成的，在切割过程中起切割作用的是碳化硅颗粒，随着钢线的转动，碳化硅颗粒包裹在钢线表面对硅块进行磨削切割，因此切割液须具有良好的悬浮性保证碳化硅颗粒能均匀地分散在钢线表面且不会在砂浆中产生沉淀。切割过程中，由于碳化硅颗粒和硅块的摩擦作用会产生较多热量，切割液的冷却性能可以降低砂浆温度，防止高温造成硅片灼伤。切割液的易清洗性能则会对硅片外观质量产生直接影响，硅片表面脏污片的产生与此有重要关系，因此要求切割液须满足以下参数要求切割液的粘度须保证碳化硅颗粒的悬浮效果、又可以保证砂浆在线锯上的适度附着，增强砂浆的热传导效率，切割液的粘度范围为 45-60pas ；切割液的酸碱性，不仅直接影响硅片表面的洁净度，引起硅片表面的脏污现象。6. 水印片产生原因水印片的位置通常是在硅片胶面产生的条状水印，此类片一般会在某个时间段连续出现。预清洗洗喷淋槽的水压 ,水质 ,喷嘴的流量和角度及喷淋时间会对清洗效果有很大影响。 其中中水的酸碱性与砂浆发生化学反应，会导致硅片表面难以清洗干净主要是因为清洗机清洗温度过高在慢提拉过程中导致产生线状水印，可通过降低慢提拉槽的温度，同时改变插片方向进行解决。7. 小结目前，新的硅片清洗工艺一般在室温条件下进行反应，减少清洗的步骤，并尽量减少化学溶液的使用，达到了比较好的清洗效果。在实际生产中，更换切割液、乳酸、清洗剂等原材料都有可能造成产生脏污片，通过分析脏污片的类型和产生原因配合清洗工艺的调整可以最大程度地降低脏污片对硅片质量的影响。