硅片清洗及最新发展

摘 要 本文首先分析了太阳能硅片表面存在的污染物，在此基础上重点阐述了太阳能硅片的几种清洗方法，并指出其发展趋势。

关键词 太阳能硅片；硅片清洗；硅片表面污染

中图分类号TN-9 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0182-02

0引言

当前，我国光伏产业发展迅速，我国的太阳能电池年生产量在全球排名第一。太阳能硅片的清洁程度对太阳能电池的继续发展有着很大的影响，所以人们对太阳能硅片清洗的方法提出了更苛刻的要求。太阳能硅片在经过切片、倒角、研磨、抛光等加工过程中，表面会受到不同程度的污染，比如颗粒、金属离子以及有机物。如果没有处理好这些污染的话，器件性能会受到很大程度的影响。目前，制造总损失的一半是因为硅片清洗不当引起的器件失效。因此，人们对太阳能硅片清洗技术的研究在不断的深入。本文将对硅片表面污染类型进行简单的介绍，在此基础上阐述几种常用的太阳能硅片清洗方法及其最新发展方向。

1硅片加工表面污染类型

硅片污染发生的概率比较大，因为在硅片加工过程中，不可能做到无污染的程度。污染途径可能来源于大气、水、使用的化学试剂、人以及加工过程中。污染物可以分为以下几种类型：颗粒、有机物和金属。

1）颗粒： 颗粒的类型主要是一些聚合物、光致抗蚀剂等；

2）有机物： 它可以有很多种存在方式， 如润滑油、松香、蜡等。如果这些物质没有得到有效清洗的话，后面的加工过程会受到很大影响；

3）金属： 它在硅片上主要以共价键、范德华引力和电子转移等三种形式存在。金属的存在会破坏掉氧化层，导致雾状缺陷或微结构缺陷。

2太阳能硅片清洗常用的几种方法

2.1 RCA清洗法

RCA清洗法是一种典型湿式化学清洗，虽然发明的时间比较早，当时的科技没有现在发达，但它在各种清洗方法中仍占重要地位。RCA清洗在清除有机表面膜、粒子和金属等污染物时十分有效，这也是为什么它能够得到广泛的应用。但该清洗方法也存在很多缺点：比如清洗过程中要用到大量的不同的化学试剂，对环境污染比较严重；又因为清洗过程主要是在高温环境下，这就需要用到很多的液体化学品和水；同时为了抑制化学试剂的蒸发，需要用到大量的空气；化学试剂的使用会加大硅片的粗糙度。所以，耗用化学品大、排放量大和污染环境已经制约了RCA清洗法的继续应用，需要改进或者采用其它清洗方法。

2.2超声波清洗法

超声波空化效应、辐射压和声流是超声波清洗的主要原理。清洗过程中，先把硅片放在槽内的液体中，然后利用槽底的超声振子工作，把能量传递给液体，并以声波波前的形式通过液体。当振动比较强的时候，液体会被撕开，从而产生很多气泡，叫做空穴泡。这些泡就是超声波清洗的关键所在，它们储存着清洗的能量，一旦这些泡碰到硅片表面，便会发生爆破，释放出来的巨大能量就可以清洗硅片的表面。在清洗液中加入合适的表面活性剂，可以增加超声波清洗效果。超声波清洗有很多优点：清洗的速度快；清洗的效果比较好；能够清洗各种复杂形状的硅片表面；易于实现遥控和自动化。它的缺陷有以下几个方面：清洗过程中要使用易挥发的有机溶剂，需要增加回收设备，增加了清洗的成本；超声波对颗粒大小不同的污染物的清洗效果不一样，颗粒尺寸越大，清洗效果越好，但是颗粒尺寸变小时，清洗效果不佳；清洗过程中用到的表面活性剂属于有机物，当无机物被除去后，化学试剂本身的粒子被留下而产生污染；在空穴泡爆破的时候，巨大的能量会对硅片会造成在所难免的损伤。

2.3气相干洗法

气相干洗时，先让片子低速旋转，再加大速度使片子干燥，这时，HF蒸汽可以很好的去除氧化膜玷污及金属污染物。该方法对那些结构较深的部分，比如沟槽，能够进行有效的清洗。对硅片表面的粒子的清洗效果也比较好，并且不会产生二次污染。虽然HF蒸汽可除去自然氧化物，但不能有效除去金属沽污。

2.4碱性清洗剂和双氧水

该方法中，第一步，用酒精清洗太阳能硅片；第二步，依次用碱性清洗剂溶液和水对硅片进行清洗；第三步，依次用双氧水和水对硅片进行清洗，最后可以获得较干净的太阳能硅片。在该方法中，碱性清洗剂溶液的作用是反应并溶解掉硅片表面的金属粉末，然后用水清洗可以去除金属粉末。双氧水溶液的作用是氧化并溶解太阳能硅片表面的有机溶剂，然后用水清洗可以去除有机溶剂，从而得到比较干净的太阳能硅片。该方法可以有效减少太阳能硅片表面残留的金属粉末和有机溶剂，将硅片清洗干净。

3太阳能硅片清洗最新发展

随着科技的发展，太阳能硅片清洗的最新发展方向便是激光清洗法，该方法得到了行业人士的青睐。它的原理主要是瞬时热膨胀机理。该清洗技的优点主要表现在以下几个方面： （1）激光清洗不是近距离直接进行的，它对那些以前难以清洗到的地方也能进行有效清洗；（2）不用化学溶液，所以对环境的污染比较小；（3）激光清洗不但可以选择清洗材料表面不同的污染物，而且清洗过程中材料不会受到伤害；（4）激光清洗的范围比较广，对不同类型的污染物都有用，而且清洁程度也挺高；（5）激光清洗不仅能够清洗大颗粒污染物，而且对微米级尺寸的污染微粒也能进行有效清洗；（6）激光清洗所用的设备运行效率高，运行成本相对低，可以实现自动化操作。

4 结论

当今太阳能硅片清洗的方法多种多样，但每种方法都有各自的优缺点，企业可以结合实际需要进行选择。太阳能硅片清洗的发展应向资源节约、清洗效率高和绿色环保等方向前进，比如现在流行的激光清洗法。这对环境保护和国民经济可持续发展有着极其重要的作用和意义。

参考文献

[1]宋峰，等，激光清洗原理与应用研究.清洗世界，2005（1）：1-6.

[2]刘传军，等，硅片清洗原理与方法综述.电子工业专用设备，2004（9）：23-26.

[3]马洪磊.新型电子清洗工艺[J].微电子技术，2009，25（2）：6-8.