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硅片臟污問題分析

返回列表 來源：微信發(fā)布日期： 2021.05.31 瀏覽次數(shù)：

太陽能硅片切割完畢后，在對(duì)硅片進(jìn)行清洗后，會(huì)出現(xiàn)硅片表面臟污的情況，影響了硅片外觀質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)影響后續(xù)工序的加工。本文主要對(duì)臟污片的類型及其產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析。

1.引言

硅片清洗工序是將線鋸機(jī)床切割完畢的硅片從玻璃上脫離下來，將膠條去除后，將硅片清洗干凈并分選出等級(jí)。清洗設(shè)備主要是預(yù)清洗機(jī)（脫膠機(jī)）和清洗機(jī)。預(yù)清洗機(jī)的主要清洗流程為：上料-噴淋-噴淋-超聲清洗-脫膠-清水漂洗-下料。清洗機(jī)的主要清洗流程為：上料-純水漂洗-純水漂洗-堿洗-堿洗-純水漂洗-純水漂洗-預(yù)脫水（慢提拉）-烘干-下料。

通常硅片分為A等（一級(jí)）、B等（二級(jí)）和不合格片，臟污片屬于B等片，會(huì)降低硅片A級(jí)品率。常見的臟污片主要分為三類：砂漿、硅粉殘留造成的臟污片，油片和水印片，而臟污片的產(chǎn)生受多種因素的影響的。

2.硅片清洗的原理

清洗劑一般為雙組份產(chǎn)品，A劑主要有鉀鹽、緩蝕劑、助洗劑組成，B劑主要由表面活性劑聚合復(fù)配而成。一般客戶根據(jù)清洗的工藝直接將清洗劑添加到純水中，溫度通常設(shè)定在45-65℃之間，清洗的時(shí)間不低于2分鐘，一般為3-4分鐘。添加清洗劑時(shí)，按照水的比例計(jì)算，當(dāng)遇到磨光碾磨膏硅片及回收懸浮液切割的硅片應(yīng)當(dāng)增加清洗劑的藥量，保證硅片清洗的效果。

3.硅片清洗過程中注意事項(xiàng)

硅片在清洗過程中，對(duì)硅片表面的干凈度有很大的影響，硅片的表面沾污會(huì)影響后續(xù)工作的進(jìn)行。

（1）切割結(jié)束后的硅片通常不可以沾水，如不能及時(shí)清洗，先把硅片放到懸浮液中。

（2）硅片一經(jīng)放到清洗臺(tái)上，必須馬上進(jìn)行處理，在整個(gè)清洗過程中讓硅片保持濕潤。

（3）硅片在脫膠過程中保持表面濕潤，不能自然干燥。

（4）硅片在經(jīng)過每個(gè)清洗的周期后，要徹底更換后面三個(gè)清洗槽的水，以防污染后面清洗的硅片。

（5）硅片在清洗過程中盡可能減少裸露在空氣中的時(shí)間，以防止硅片表面產(chǎn)生花片。

（6）清洗工作人員在整個(gè)清洗過程中不得直接接觸硅片表面，必須佩帶橡膠手套，以免產(chǎn)生指紋印。

4.砂漿、硅粉殘留臟污片的產(chǎn)生原因

（1）切割液影響。切割液的主要成分是聚乙二醇，另外還包括脂肪酸、脂肪酸鹽、表面活性劑、消泡劑和水等成分。性能優(yōu)良的切割液具有良好的懸浮性、冷卻性和易清洗性。由于砂漿是由碳化硅和切割液混合成的，在切割過程中起切割作用的是碳化硅顆粒，隨著鋼線的轉(zhuǎn)動(dòng)，碳化硅顆粒包裹在鋼線表面對(duì)硅塊進(jìn)行磨削切割，因此切割液須具有良好的懸浮性保證碳化硅顆粒能均勻地分散在鋼線表面且不會(huì)在砂漿中產(chǎn)生沉淀。切割過程中，由于碳化硅顆粒和硅塊的摩擦作用會(huì)產(chǎn)生較多熱量，切割液的冷卻性能可以降低砂漿溫度，防止高溫造成硅片灼傷。

切割液的易清洗性能則會(huì)對(duì)硅片外觀質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，硅片表面臟污片的產(chǎn)生與此有重要關(guān)系，因此要求切割液須滿足以下參數(shù)要求：切割液的粘度須保證碳化硅顆粒的懸浮效果、又可以保證砂漿在線鋸上的適度附著，增強(qiáng)砂漿的熱傳導(dǎo)效率，切割液的粘度范圍為45-60pas；切割液的酸堿性，不僅直接影響硅片表面的潔凈度，還會(huì)影響設(shè)備的使用壽命，故切割液的酸堿性不易過強(qiáng)，通常為5-7。

（2）砂漿中微粉含量的影響。砂漿中碳化硅顆粒小于2μm的微粉不具有切割能力，另外，在切割過程中還會(huì)產(chǎn)生大量硅粉和鐵粉等微粉混入砂漿中，形成一層膜，隨著切割的進(jìn)行，砂漿中的微粉含量會(huì)越來越高，當(dāng)微粉量足夠大時(shí)，便會(huì)粘附在硅片表面，難以清洗干凈。因此，在進(jìn)行硅塊切割時(shí)要保證砂漿的更新量和砂漿質(zhì)量，降低砂漿中的微粉含量。

（3）砂漿粘度的影響。砂漿的粘度會(huì)影響砂漿在硅片表面的附著量，砂漿粘度越大，硅片表面的砂漿量越多，越難以進(jìn)行清洗。砂漿粘度主要是由切割液粘度決定，但其受溫度影響較大，試驗(yàn)證明，0-25℃的范圍內(nèi)，隨著粘度會(huì)隨著溫度的降低而上升較多；溫度高于25℃時(shí)，粘度隨著溫度的升高變化較緩慢。同時(shí)，砂漿的升溫過程和降溫過程對(duì)粘度來說是不可逆的。硅片切割過程中，砂漿溫度控制在21±2℃范圍內(nèi)最佳。

（4）預(yù)清洗噴淋不當(dāng)。預(yù)清洗洗噴淋槽的水壓，水質(zhì)，噴嘴的流量和角度及噴淋時(shí)間等，都會(huì)對(duì)清洗效果有很大影響。不少企業(yè)為降低成本，預(yù)清洗工序使用中水噴淋，由于中水的酸堿性與砂漿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致硅片表面難以清洗干凈，因此中水在使用前要檢驗(yàn)其ph值是否符合要求。噴嘴的水壓一般是2.5MPa，噴嘴的流量和角度以及噴淋時(shí)間要根據(jù)實(shí)際清洗情況進(jìn)行調(diào)整，保證硅片表面無臟污，再進(jìn)行脫膠。

（5）脫膠槽溫度過高導(dǎo)致。脫膠槽溫度過高，會(huì)使得硅片表面的水分在未從硅片表面流下時(shí)便蒸發(fā)，在硅片表面留下帶有砂漿或硅粉的印記。若使用乳酸脫膠，則要求脫膠槽的溫度不得超過80℃。

（6）硅片表面砂漿、硅粉殘留過多。若硅片在脫膠前便從托盤上脫落下來，由于砂漿的粘附作用硅片之間會(huì)粘連在一起，噴淋槽進(jìn)行噴淋時(shí)不能將兩片硅片之間的砂漿沖洗干凈，造成硅片表面砂漿、硅粉殘留過多產(chǎn)生臟片。一般硅片掉落主要是粘接原因?qū)е拢翰ＡШ凸鑹K粘接面未擦拭干凈，表面有雜物，粘接不牢固；膠水混合不均勻；刮膠不均，膠層厚度不一致，出現(xiàn)分層；粘接硅塊時(shí)氣泡未排擠出來；粘接完畢后，固化時(shí)間不足即進(jìn)行切割。對(duì)于掉片導(dǎo)致產(chǎn)生的臟片，一般可通過調(diào)整預(yù)清洗機(jī)工藝和清洗機(jī)工藝解決。預(yù)清洗機(jī)工藝調(diào)整：延長噴淋和超聲浸泡時(shí)，減少脫膠后殘留的砂漿，為清洗減輕負(fù)擔(dān)；另外在不影響脫膠效果的前提下，多次更換超聲清洗槽的水，并在脫膠槽多添加適量的乳酸或清洗機(jī)，這樣脫膠完后的硅片會(huì)比較干凈，減少臟污片產(chǎn)生的可能性。清洗機(jī)工藝調(diào)整：加大純水漂洗槽水的溢流速度，或者延長漂洗時(shí)間；同時(shí)清洗一定量的硅片后，向堿槽內(nèi)添加一定量的清洗劑，以減少臟污片的產(chǎn)生。

5.油片產(chǎn)生原因

油片一般分為真油片和假油片。

真油片是硅片表面粘有油跡造成，主要是由于設(shè)備漏油滴到硅片表面造成，通常是由于線鋸工作臺(tái)位置液壓油漏油導(dǎo)致。對(duì)于油片，清洗工序難以直接清洗掉，可通過電池制絨工序進(jìn)行清洗處理。

假油片是硅片表面沒有清洗干凈的切割液，切割液的主要成分是聚乙二醇，另外還包括脂肪酸、脂肪酸鹽、表面活性劑、消泡劑和水等成分。性能優(yōu)良的切割液具有良好的懸浮性、冷卻性和易清洗性。由于砂漿是由碳化硅和切割液混合成的，在切割過程中起切割作用的是碳化硅顆粒，隨著鋼線的轉(zhuǎn)動(dòng)，碳化硅顆粒包裹在鋼線表面對(duì)硅塊進(jìn)行磨削切割，因此切割液須具有良好的懸浮性保證碳化硅顆粒能均勻地分散在鋼線表面且不會(huì)在砂漿中產(chǎn)生沉淀。

切割過程中，由于碳化硅顆粒和硅塊的摩擦作用會(huì)產(chǎn)生較多熱量，切割液的冷卻性能可以降低砂漿溫度，防止高溫造成硅片灼傷。切割液的易清洗性能則會(huì)對(duì)硅片外觀質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，硅片表面臟污片的產(chǎn)生與此有重要關(guān)系，因此要求切割液須滿足以下參數(shù)要求：切割液的粘度須保證碳化硅顆粒的懸浮效果、又可以保證砂漿在線鋸上的適度附著，增強(qiáng)砂漿的熱傳導(dǎo)效率，切割液的粘度范圍為45-60pas；切割液的酸堿性，不僅直接影響硅片表面的潔凈度，引起硅片表面的臟污現(xiàn)象。

6.水印片產(chǎn)生原因

水印片的位置通常是在硅片膠面產(chǎn)生的條狀水印，此類片一般會(huì)在某個(gè)時(shí)間段連續(xù)出現(xiàn)。預(yù)清洗洗噴淋槽的水壓，水質(zhì)，噴嘴的流量和角度及噴淋時(shí)間會(huì)對(duì)清洗效果有很大影響。其中中水的酸堿性與砂漿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致硅片表面難以清洗干凈主要是因?yàn)榍逑礄C(jī)清洗溫度過高在慢提拉過程中導(dǎo)致產(chǎn)生線狀水印，可通過降低慢提拉槽的溫度，同時(shí)改變插片方向進(jìn)行解決。

7.小結(jié)

目前，新的硅片清洗工藝一般在室溫條件下進(jìn)行反應(yīng)，減少清洗的步驟，并盡量減少化學(xué)溶液的使用，達(dá)到了比較好的清洗效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，更換切割液、乳酸、清洗劑等原材料都有可能造成產(chǎn)生臟污片，通過分析臟污片的類型和產(chǎn)生原因配合清洗工藝的調(diào)整可以最大程度地降低臟污片對(duì)硅片質(zhì)量的影響。