CN103658096B - 一种金刚线切割硅片的清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚线切割硅片的清洗方法，包括：对切割好的硅片进行预清洗；采用活化清洗剂对预清洗后的硅片进行活化清洗；其中，所述活化清洗剂为纯水、氢氧化钠以及双氧水构成的混合试剂。所述方法通过具有强氧化性的双氧水能够有效去除硅片表面残留的有机物、细菌、还原性金属离子等杂质；且通过控制所述活化清洗剂中氢氧化钠的浓度可使得所述活化清洗剂只与表面存在较大缺陷损伤处反应，去除硅片表面的损伤处，在硅片后续制绒过程中，硅片表面与制绒试剂的接触情况相同，即硅片表面各处与制绒试剂的反应速度相同，从而使得制绒后硅片具有较好的绒面。因此，本申请所述方法能够有效提高硅片表面的洁净度，硅片制绒后绒面的均匀性较好。

Description

一种金刚线切割硅片的清洗方法

技术领域

本发明涉及硅片清洗工艺技术领域，更具体地说，涉及一种金刚线切割硅片的清洗方法。

背景技术

在能源日益紧张的今天，研究、开发新能源是当今能源领域的一个主要课题。太阳能以其无污染、取之不竭、无地域性限制等优点成为当今能源领域研究、开发的一个主要方向。利用晶体硅太阳能电池进行光致发电是当今利用太阳能的一种主要方式。硅片是晶体硅太阳能电池载体，是由晶体硅棒经过切割制备而成，硅片清洗效果的好坏对硅片制绒乃至太阳能电池的转换效率有重要的影响。

为了得到高洁净度的硅片，人们已研制开发出很多硅晶片清洗工艺，如湿法化学清洗、RCA标准清洗、干法清洗、超声清洗、鼓泡清洗、擦拭法、高压喷射法、流体动力学法等。清洗硅片方法虽多，但均仅适合当前普通砂浆切割方式的硅片。然而，这种游离磨料切割方式耗时长、效率低，且通常使用的SiC和PEG混合砂浆切割后的废料处理困难，环保压力大。

为了解决这问题，人们开发出固结磨料批量切割硅片的新技术，即用金刚线切割硅晶片。其采用对环境危害极小的水基冷却液和高效的金刚线替代SiC、PEG的混合砂浆与普通钢线，切割速度是普通砂浆切割的2-3倍。众所周知，金刚线切割方式对硅片的表面形貌影响与砂浆切割方式不一样，如继续用传统清洗方法来清洗金刚线切割的硅片，并不能有效的去除硅片表面的杂质，清洗后硅片表面洁净度较低，硅片制绒后绒面均匀性差。因此，如何有效去除金刚线切割硅片的表面杂质，提高其表面洁净度是硅片清洗时一个亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种金刚线切割硅片的清洗方法，该方法能够有效提高硅片表面的洁净度，硅片制绒后绒面的均匀性较好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种金刚线切割硅片的清洗方法，所述清洗方法包括：

对切割好的硅片进行预清洗；

采用活化清洗剂对预清洗后的硅片进行活化清洗；

其中，所述活化清洗剂为双氧水、氢氧化钠以及纯水构成的混合试剂。

优选的，上述清洗方法中，所述活化清洗剂中双氧水的浓度为2.5%Wt-9.5%Wt，氢氧化钠的浓度为0.025%Wt-0.1%Wt。

优选的，上述清洗方法中，所述活化清洗包括：

将预清洗后的硅片放入温度为35℃-55℃的所述活化清洗剂中进行超声清洗4min-5min；

对硅片进行纯水超声清洗。

优选的，上述清洗方法中，所述纯水清洗包括：

将经过所述活化清洗剂清洗后的硅片放入带二级溢流槽的纯水槽进行超声清洗，其中，水温为40℃-50℃，清洗时间为4min-5min，纯水槽的溢流流量为4L/min-12L/min。

优选的，上述清洗方法中，所述预清洗包括：

对切割后仍粘结在粘胶板上的硅片进行冲洗；

对所述硅片进行脱胶处理；

将脱胶后的硅片放入盛有水温为20℃-30℃的纯水插片槽中将硅片一张张分开，并将其一张张的插到片盒中，再将一盒盒的硅片放入篮筐中；

对放入篮筐中的硅片进行第一次药剂槽超声清洗，其中，所述第一次药剂槽超声清洗的清洗试剂是浓度为0.4%Wt-0.8%Wt的草酸溶液，清洗时间为4min-5min，清洗温度为40℃-50℃；

对经过第一次药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片进行第一次纯水超声清洗；

对经过第一次纯水超声清洗后的所述篮筐中的硅片进行第二次药剂槽超声清洗，其中，所述第二次药剂槽超声清洗的清洗试剂是浓度为2.0%Wt-4.0%Wt的硅片专用清洗剂溶液，清洗温度为50℃-60℃，清洗时间为4min-5min；

对经过第二次药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片进行第二次纯水超声清洗。

优选的，上述清洗方法中，所述冲洗为：将切割后仍粘结在粘胶板上的硅片放到有喷淋、漂洗、超声交替进行功能的自动预清洗机上清洗5min-10min；

其中，水压为0.2MPa-0.3MPa，水温为20℃-35℃，冲洗用水包括：冷却回流水、或自来水、或纯水。

优选的，上述清洗方法中，所述脱胶包括：

将粘结有硅片的粘胶板浸入温度为50℃-70℃的热水中浸泡4min-7min，使硅片与粘胶板的粘胶面软化；

分多次将硅片从所述粘胶板上取下；

将取下的硅片粘胶面朝上置于周转箱中，用百洁布将胶丝擦掉，去除硅片表面残胶，当粘胶面上胶丝冷却硬化不好擦除时，在所述粘胶面上浇淋温度为50℃-70℃的热水使所述胶丝再次软化后擦除；

其中，热水的液面高于硅片与粘胶板的粘胶面8mm-15mm；每分钟喷淋常温水2次-4次，以确保每张硅片保持湿润，每次取片为30mm-50mm宽；浸泡、喷淋、浇淋用水包括：冷却回流水、或自来水、或纯水。

优选的，上述清洗方法中，所述第一次纯水超声清洗包括：

将经过第一药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片放入带溢流且水温为30℃-40℃的纯水槽中进行超声清洗4min-5min，清洗时溢流流量为2L/min-8L/min。

优选的，上述清洗方法中，所述第二次纯水超声清洗包括：

将经过第二次药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片放入带溢流且水温为40℃-50℃的纯水槽中进行超声清洗4min-5min，清洗时溢流量为2L/min-8L/min。

优选的，上述清洗方法中，所述超声清洗的超声功率为35KHz-45KHz、超声强度为0.7V-1.5V。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的金刚线切割硅片的清洗方法包括：对切割好的硅片进行预清洗；采用活化清洗剂对预清洗后的硅片进行活化清洗；其中，所述活化清洗剂为纯水、氢氧化钠以及双氧水构成的混合试剂。本申请所述技术方案通过具有强氧化性的双氧水能够有效去除硅片表面残留的有机物、细菌、还原性金属离子等杂质；且通过控制所述活化清洗剂中氢氧化钠的浓度可使得所述活化清洗剂只与表面存在较大缺陷损伤处反应，去除硅片表面的损伤处，在硅片后续制绒过程中，硅片表面与制绒试剂的接触情况相同，即硅片表面各处与制绒试剂的反应速度相同，从而使得制绒后硅片具有较好的绒面。因此，本申请所述方法能够有效提高硅片表面的洁净度，硅片制绒后绒面的均匀性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种金刚线切割硅片的清洗方法的流程示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有的传统清洗方法来清洗金刚线切割的硅片，并不能有效的去除硅片表面的杂质，清洗后硅片表面洁净度较低，导致硅片制绒后绒面均匀性差，即绒面的金字塔覆盖率较小，从而导致光电转化效率低。

究其原因，硅棒经过切割后，硅晶片表面层原子因垂直切片方向的化学键被破坏而成为悬空键，数目众多的悬挂键极易吸附各种杂质，如颗粒、有机杂质、无机杂质、金属离子、硅粉粉尘等。

普通的清洗方法只能清洗掉硅片表面的部分杂质，并不能去除粘附性较强的杂质。例如有机物中的氢原子能与所述悬空键形成较强的硅氢键，从而使得其具有将强的粘附性；还原性金属离子可与所述悬空键形成较强的化学键，同样使得其具有将强的粘附性；而细菌具有较强的生命力，普通清洗不能将其杀死去除。硅片表面残留的有机物、还原性金属离子以及细菌在硅片后续制绒时会使得制绒试剂不能充分与硅片表面反应，从而导致硅片表面制绒速度不均匀，导致硅片制绒后绒面均匀性差，最终影响太阳能电池的光电转换效率。

发明人研究发现，通过由双氧水、氢氧化钠以及纯水构成的活化清洗剂对金刚线切割后的硅片进行活化清洗，能够有效去除硅片表面的残留的有机物、还原性金属离子以及细菌，即通过双氧水的强氧化性将硅片表面残留的有机物以及还原性金属离子氧化，破坏其与所述悬空键形成的强化学键，且可将细菌氧化杀死，然后，可再通过简单的纯水很容易的将改变性质的所述有机物、还原性金属离子以及细菌从所述硅片清洗掉。

基于上述研究，本发明提供了一种金刚线切割硅片的清洗方法，该方法包括：

对切割好的硅片进行预清洗；

采用活化清洗剂对预清洗后的硅片进行活化清洗；

其中，所述活化清洗剂为双氧水、氢氧化钠以及纯水构成的混合试剂。

本发明在经过预清洗除去硅片表面粘附性不强的杂质后，再采用由双氧水、氢氧化钠以及纯水构成的活化清洗剂对金刚线切割后的硅片进行活化清洗，能够有效去除硅片表面的残留有机物、还原性金属离子以及细菌，即通过双氧水的强氧化性将硅片表面残留的有机物以及还原性金属离子氧化，破坏其与所述悬空键形成的强化学键，且可将细菌氧化杀死，然后，可再通过简单的纯水清洗很容易的将改变性质的所述有机物、还原性金属离子以及细菌从所述硅片清洗掉。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

基于上述思想，本申请实施例提供了一种金刚线切割硅片的清洗方法，参考图1，包括：

步骤S11：对硅片进行冲洗。

将切割后仍粘结在粘胶板上的硅片放到有喷淋、漂洗、超声交替进行功能的自动预清洗机上清洗5min-10min，以去除所述硅片表面的部分杂质，如部分水基冷却液以及分布切割造成的硅粉尘等杂质。

其中，水压为0.2MPa-0.3MPa，水温为20℃-35℃，冲洗水质不限，可以为冷却回流水、自来水、或纯水。

步骤S12：对所述硅片进行脱胶。

将粘结有硅片的粘胶板浸入温度为50℃-70℃的热水中浸泡4min-7min，使硅片与粘胶板的粘胶面软化。其中，热水的液面高于硅片与粘胶板的粘胶面8mm-15mm。

然后，连续分几次将硅片从所述粘胶板上取下，每次取片为30mm-50mm宽为宜，避免一次取下硅片过多导致硅片破碎。

将取下的硅片粘胶面朝上置于周转箱中，用百洁布将胶丝擦掉，去除硅片表面残胶，当粘胶面上胶丝冷却硬化不好擦除时，在所述粘胶面上浇淋温度为50℃-70℃的热水使所述胶丝再次软化后擦除。

在脱胶过程中，每分钟向未取下粘胶板的硅片喷淋常温水2次-4次，以确保每张硅片保持湿润，避免硅片过于干燥，取片时导致破碎问题的发生。

其中，所述浸泡、喷淋以及浇淋用水的水质不限，可以为冷却回流水、自来水或纯水。

所述脱胶还可以为热蒸发脱胶，即通过加热使所述粘胶面蒸发以使得硅片与粘胶板分离，此种方式在粘胶面时易产生有害气体，造成环境污染，故本实施例优选采用上述浸泡式脱胶处理。

步骤S13：对所述硅片进行插片、装框。

将脱胶后的硅片放入盛有水温为20℃-30℃的纯水插片槽中将同一批次取下的硅片一张张分开，并将硅片一张张的插到片盒中，再将一盒盒的硅片放入篮筐中，通常6盒装一筐。

步骤S14：对所述硅片进行第一次药剂槽超声清洗。

将装有硅片的篮筐放入盛放有浓度为0.4%Wt-0.8%Wt的草酸溶液的清洗槽中进行第一次药剂槽超声清洗。

其中，清洗时间为4min-5min，清洗温度为40℃-50℃。

草酸为很强酸性的有机酸，具有很强的络合配位能力，能够很好的去除硅片表面的一些有机物，比如水基冷却液中的一些有机表面活性剂、润滑剂以及生产过程中引入的手指印等。且能与硅片表面的部分金属原子或是离子发生络合反应，进而除去上述杂质，并能很好的配合超声即鼓泡将硅片表面的硅粉剥离进而去除。

步骤S15：对所述硅片进行第一次纯水超声清洗。

将经过第一药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片放入带溢流且水温为30℃-40℃的纯水槽中进行超声清洗4min-5min，清洗时溢流流量为2L/min-8L/min。经过简单的纯水超声清洗将上一步骤中脱离硅片表面的杂质以及草酸清洗掉。

步骤S16：对所述硅片进行第二次药剂槽超声清洗。

对经过第一次纯水超声清洗后的所述篮筐中的硅片进行第二次药剂槽超声清洗，其中，所述第二次药剂槽超声清洗的清洗试剂是浓度为2.0%Wt-4.0%Wt的硅片专用清洗剂溶液，清洗温度为50℃-60℃，清洗时间为4min-5min。

经过碱性的硅片清洗剂清洗，能够进一步去除硅片表面的有机物、无机物以及硅粉等杂质。

步骤S17：对经过第二次药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片进行第二次纯水超声清洗

将经过第二次药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片放入带溢流且水温为40℃-50℃的纯水槽中进行超声清洗4min-5min，清洗时溢流流量为2L/min-8L/min。

经过简单的纯水超声清洗，能够将上一步骤中的硅片清洗剂以及脱离硅片表面的杂质清洗掉。

步骤S18：对所述硅片进行活化清洗。

采用活化清洗剂对经过第二次纯水超声清洗的硅片进行清洗，所述活化清洗剂为双氧水、氢氧化钠以及纯水构成的混合试剂。所述活化清洗剂中双氧水的浓度为2.5%Wt-9.5%Wt，氢氧化钠的浓度为0.025%Wt-0.1%Wt。

具体的，将所述硅片放入温度为35℃-55℃的所述活化清洗剂中进行超声清洗4min-5min。

然后，将经过所述活化清洗剂清洗后的硅片放入带二级溢流槽的纯水槽进行超声清洗，其中，水温为40℃-50℃，清洗时间为4min-5min，纯水槽的溢流流量为4L/min-12L/min。将性质改变的残留杂质以及所述活化清洗剂清洗掉。

为了使得硅片尽快干燥后送检、包装入库，可将清洗完的硅片放入温度为120℃-130℃、转速为380r/min-420r/min的甩干机中快速甩干。

上述清洗需要进行多个槽体的更换，重点是硅片的取放，先将硅片***片盒，再将片盒放入篮筐后进行逐步的清洗。在更换槽体时，对所述篮筐提取要轻、缓、慢，避免动作过剧烈导致硅片破碎。且在将所述篮筐从草酸溶液、硅片清洗剂、活化清洗剂对应的槽体中提起时，所述篮筐离开对应槽体的液面时，需停留3s-5s，一边使得篮筐中残留的试剂回流所述对应槽体，提高所述试剂的利用率以及使用寿命，同时可增加后续清洗时的清洗效果，并且可使得硅片不易吸附在一起，能够提高清洗、甩干效果。

需要说明的是，所述步骤S11-步骤S17为本申请所述方法的预清洗的一种最优实施方式，并不是唯一实现方式。如所述预清洗可直接将脱胶后的硅片采用硅片清洗剂清洗，然后再进行活化清洗，虽然相对于上述最优实施方式清洗效果较差，但是相对于现有传统的清洗方式，其清洗结果较好。

双氧水、氢氧化钠以及纯水构成的活化清洗剂对金刚线切割后的硅片进行活化清洗，能够有效去除硅片表面的残留有机物、还原性金属原子及离子、细菌，即通过双氧水的强氧化性将硅片表面残留的有机物、还原性金属原子及离子氧化，破坏其与所述悬空键形成的强化学键，且可将细菌氧化杀死，然后，可再通过简单的纯水清洗很容易的将改变性质的上述杂质从所述硅片清洗掉。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种金刚线切割硅片的清洗方法，其特征在于，包括：

对切割好的硅片进行预清洗；

采用活化清洗剂对预清洗后的硅片进行活化清洗以去除硅片表面的残留有机物、还原性金属离子以及细菌；

其中，所述活化清洗剂为双氧水、氢氧化钠以及纯水构成的混合试剂。

2.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述活化清洗剂中双氧水的浓度为2.5％Wt-9.5％Wt，氢氧化钠的浓度为0.025％Wt-0.1％Wt。

3.根据权利要求2所述的清洗方法，其特征在于，所述活化清洗包括：

将预清洗后的硅片放入温度为35℃-55℃的所述活化清洗剂中进行超声清洗4min-5min；

对硅片进行纯水超声清洗。

4.根据权利要求3所述的清洗方法，其特征在于，所述纯水超声清洗包括：

将经过所述活化清洗剂清洗后的硅片放入带二级溢流槽的纯水槽进行超声清洗，其中，水温为40℃-50℃，清洗时间为4min-5min，纯水槽的溢流流量为4L/min-12L/min。

5.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述预清洗包括：

对切割后仍粘结在粘胶板上的硅片进行冲洗；

对所述硅片进行脱胶处理；

将脱胶后的硅片放入盛有水温为20℃-30℃的纯水插片槽中将硅片一张张分开，并将其一张张的插到片盒中，再将一盒盒的硅片放入篮筐中；

对放入篮筐中的硅片进行第一次药剂槽超声清洗，其中，所述第一次药剂槽超声清洗的清洗试剂是浓度为0.4％Wt-0.8％Wt的草酸溶液，清洗时间为4min-5min，清洗温度为40℃-50℃；

对经过第一次药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片进行第一次纯水超声清洗；

对经过第一次纯水超声清洗后的所述篮筐中的硅片进行第二次药剂槽超声清洗，其中，所述第二次药剂槽超声清洗的清洗试剂是浓度为2.0％Wt-4.0％Wt的硅片专用清洗剂溶液，清洗温度为50℃-60℃，清洗时间为4min-5min；

对经过第二次药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片进行第二次纯水超声清洗。

6.根据权利要求5所述的清洗方法，其特征在于，所述冲洗为：将切割后仍粘结在粘胶板上的硅片放到有喷淋、漂洗、超声交替进行功能的自动预清洗机上清洗5min-10min；

其中，水压为0.2MPa-0.3MPa，水温为20℃-35℃，冲洗用水包括：冷却回流水、或自来水、或纯水。

7.根据权利要求5所述的清洗方法，其特征在于，所述脱胶包括：

将粘结有硅片的粘胶板浸入温度为50℃-70℃的热水中浸泡4min-7min，使硅片与粘胶板的粘胶面软化；

分多次将硅片从所述粘胶板上取下；

将取下的硅片粘胶面朝上置于周转箱中，用百洁布将胶丝擦掉，去除硅片表面残胶，当粘胶面上胶丝冷却硬化不好擦除时，在所述粘胶面上浇淋温度为50℃-70℃的热水使所述胶丝再次软化后擦除；

其中，热水的液面高于硅片与粘胶板的粘胶面8mm-15mm；每分钟喷淋常温水2次-4次，以确保每张硅片保持湿润，每次取片为30mm-50mm宽；浸泡、喷淋、浇淋用水包括：冷却回流水、或自来水、或纯水。

8.根据权利要求5所述的清洗方法，其特征在于，所述第一次纯水超声清洗包括：

将经过第一药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片放入带溢流且水温为30℃-40℃的纯水槽中进行超声清洗4min-5min，清洗时溢流量为2L/min-8L/min。

9.根据权利要求5所述的清洗方法，其特征在于，所述第二次纯水超声清洗包括：

将经过第二次药剂槽超声清洗后的所述篮筐中的硅片放入带溢流且水温为40℃-50℃的纯水槽中进行超声清洗4min-5min，清洗时溢流量为2L/min-8L/min。

10.根据权利要求5-9任一项所述的清洗方法，其特征在于，所述超声清洗的超声功率为35KHz-45KHz、超声强度为0.7V-1.5V。