白貓化學品:太陽能矽片清洗的研究應用

2021-01-10 OFweek維科網

  多晶矽的特點,成本比較低,轉換效率相對來說稍微低一點,大概在15-17%的範圍,平均值16%。單晶矽的價格要高一些,可能是多晶矽180-200%,現在可能沒有這麼高了,相對來說單晶矽轉化效率高一些,平均值接近20%,實驗室裡做出的最高轉化效率是25%,對技術的要求非常高。從2011年年底開始,由英國太陽能企業開發出一種全新的矽晶片,原理是利用了多晶矽生產基礎和設備,長出了一種轉化效率接近於單晶矽全新型單晶片,特點是成本基本可以降低為接近單晶矽,正式名稱叫高效多晶片,但我們習慣將它稱為準單晶,因為它的性能已經達到了單晶片的效果,這個技術到目前為止還是掌握在技術掌控性的大型企業中。在未來一段時間內,準單晶應該是一種新趨勢,從技術上來說也有一定發展前途,相對來說價格更加低廉,在未來很長一段時間內準單晶將呈現代替多晶矽或者單晶矽的局面。

  作為清洗行業來說,我們最關心的是矽晶片其中的清洗流程,矽晶片生產工藝當中,有超過20%以上部分都涉及到清洗,這個工藝主要流程從切片開始,然後進行脫膠,切片完了剝離,現在人工插槽方式插入花籃中,然後進入最關鍵的超聲清洗部分,我們各種各樣清洗的應用最主要的是插片之後的清洗流程,清洗完了之後經過乾燥和檢驗,然後進行包裝,然後才能進行太陽能電池片的處理。清洗這道工序在整個矽晶片生產流程中佔的時間並不長,但這一步非常重要,如果片子上哪怕只有一個點沒有洗乾淨,出現了汙漬,整個矽片相當於廢片,沒有鑲嵌到電池板上,會影響整個電池板的效率,太陽能電池廠家一直非常重視這塊的效率,清洗這塊成品的效率實際上是關係到最終產品的效益。清洗結果有時候甚至會影響到產品的定價,比如一個訂單是一千萬片,對最終生產出來的太陽能電池板有一個平均轉化率,轉化率高的話,相對來說定價就高一些,如果有些步驟上出現了誤差,或者參差不齊,對訂單價格會有所影響。

  矽片的預衝洗,表面汙垢主要來自切片中帶過來的一些切削液、沙漿、碳化矽及雜誌金屬氧化物等,去除起來非常難,因為只有薄薄一層,像鈉、銅這種金屬,哪怕只有千分之幾PPM金屬雜質在裡面,會引起矽晶片表面缺陷點,造成轉換時候不能流通,直接會影響光電轉化效率。經過預衝洗正在脫膠的矽片,預衝洗階段,主要採用手動或者自動兩種方式,有一定水壓力對矽片表面進行清洗,主要是去除附著性顆粒以及能夠去除的有機汙垢,壓力對矽晶片表面有一定要求,如果壓力太大,片子就很容易碎,但如果壓力太小,不能深入到緊壓的矽片中去,如果這樣的情況,壓片太小,對後期清洗會造成非常大的影響,大量的減少壽命,另外洗完之後不可見的汙片非常多,這樣會減少成品率。

  插片之後的矽晶片,這時候基本上呈現出不是非常髒的情況,這時候所殘餘的汙垢主要在於矽片中心附近一些固體顆粒汙垢的殘留,這種殘留很難用物理方法或者高壓水衝去除。有時候分布在四周或者局部地區,有時候一片矽片正反兩面可能有不一樣的表現,在矽片插後之後到清洗之前我們有一個非常重要的要求,從你切片完了之後的矽片到清洗完整個流程有時候長達一個小時或者兩個小時,整個過程中要求片子一定要浸泡在水溶液中,有的企業用極低溶度的酸液浸泡,如果矽片暴露空氣中,很快與空氣表面反映之後產生氧化層,氧化層又吸附在之後的氧化層之上,對後面的清洗造成非常大的影響,所以對浸泡的要求非常高,在清洗過程中我們使用的一定是高純度的去離子水,哪怕一點點其它雜質離子都會對表面產生缺陷,主要是影響後面的光電轉化效率。

  在插片完了之後進入清洗流程,進入超聲清洗過程,通常有6-8個清洗槽,有自動和手動兩種,矽片種類不同要求也一樣。在6-8個槽的順序中,前面會有一道或者兩道純水超聲,同時開啟溢流,固體顆粒如果前期沒有大量去除,一定影響後期的清洗效果,另外很容易造成管道或者超聲效果沒有那麼好,過洗之後酸洗,現在已經不大用鹽酸或者硫酸了,鹽酸或者硫酸一方面後期處理比較麻煩,另外對矽片表面會帶進來一些點腐蝕,這個比較嚴重。酸洗完了之後通過經過一道水洗,避免將酸洗液帶入清洗劑,然後進入正式的清洗劑洗槽,通常有兩個,極少數情況下只有一個槽,兩個槽加液會有所不同,基本來說,大部分情況下是比較相似的,可能會有濃度的微調,第一個槽的清洗液,由於前期是酸洗,第二個槽要求比較高,清洗之後進行漂洗,對矽片表面有非常大的影響,在有的企業裡,漂洗槽是由恆溫加熱水槽裡的水直接進入漂洗槽,漂洗槽溫度控制的比較好,有的企業可能沒有前期恆溫控制,換句話說自然水溫的漂洗槽進行漂洗,這樣會出現什麼情況呢?夏天可能問題不會很大,但是到了冬天,有時候水溫降到十度以下,對矽片清洗之後的漂洗帶來非常大的問題,一個是沒辦法漂乾淨,另外表面帶進來的顆粒依然懸浮在裡面,沒辦法溢流出去,因為溢流不能做的很大,漂洗時候容易導致局部出現汙垢。

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