CN104972570A - 一种多晶硅片的制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多晶硅片的制作工艺，所述制作工艺包括砂浆配置、硅片切割、硅片脱胶、硅片清洗、烘干和检测入库等工艺步骤，本发明适用于多线切割多晶硅片的技术领域，降低了硬质点线痕片的比例，增加了多晶硅片的出片数和成品率，降低了生产成本。

Description

一种多晶硅片的制作工艺
技术领域
本发明涉及光伏电池多晶硅的加工工艺，尤其是一种硅片的制作工艺。
背景技术
随着光伏行业的发展，分布式光伏已经成为我国光伏并网系统的主力。目前光伏电池的主要原料分为单晶硅片和多晶硅片，多晶硅片具有生产效率高、制造成本低的优点，在光伏市场中占有举足轻重的地位。多晶硅片的生产过程中，切割技术的好坏直接影响到硅片的质量。目前使用的制作工艺是采用多组钢线带动砂浆，砂浆由SiC与PEG混合制成，利用砂浆中的微粒与多晶硅铸锭进行摩擦进行切割。
通常在多晶硅铸锭中存在硬质点杂质SiC或SiN，它们的莫氏硬度在9.0-9.5，远高于硅的莫氏硬度7.0，由于硬质点杂质硬度高，切割时导致钢线线网发生波动，作用于硅片的切割力方向发生改变，钢线容易跳线并产生硬质点线痕片和大量碎片，影响出片率和成品率，增加了生产成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的弊端，提供一种多晶硅片的制作工艺，提升了多晶硅片的出片数量，降低了硬质点线痕片的比例和碎片率，降低了生产成本。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种多晶硅片的制作工艺，所述制作工艺包括以下步骤：
A、砂浆配置：在砂浆缸中将1500#碳化硅与切削液混合配制密度为1.63-1.70g/cm3的1500#混合砂浆，在另一砂浆缸种将2000#碳化硅与切削液混合配制密度为1.63-1.70g/cm3的2000#混合砂浆，之后将1500#混合砂浆与2000#混合砂浆混合搅拌制得砂浆，所述砂浆的密度为1.63-1.70g/cm3；
B、硅片切割：将砂浆装入多线切片机中，启动、热机,砂浆在切割工作区进行充分循环后，采用直径不大于0.11mm的钢线在10-20N的张力作用下往复运行，其中钢线的线速度为600—800m/min，放置有多晶铸锭的工作台的进给速度为0.1-0.4mm/min，加工时间为9-14h；
C、硅片脱胶：对切割完毕的多晶硅片进行脱胶处理；首先使用进行去离子纯水＞15兆的纯水进行去离子纯水喷淋粗洗，粗洗的时间为800-1200s，喷淋完毕之后将多晶硅片浸泡在乳酸中进行脱胶处理，浸泡温度为45-55℃，浸泡时间为800s-1200s；
D、硅片清洗、烘干：脱胶完毕的多晶硅片分片插栏后，进行多次清洗；清洗完成后将多晶硅片烘干，烘干温度为80-90℃，烘干时间为250-300s；
E、检测入库：对多晶硅片进行检测，合格的产品转入下道工序或者入库保存。
上述多晶硅片的制作工艺的进一步改进在于：步骤A中，1500#碳化硅和2000#碳化硅在与切削液混合配制前分别放入烘箱烘烤，烘烤时间大于8h,烘烤温度为70℃-90℃。
上述多晶硅片的制作工艺的进一步改进在于：步骤B中所采用的钢线使用前在20℃的环境中存放时间不少于8h。
上述多晶硅片的制作工艺的进一步改进在于：步骤B中，砂浆流动速度为100-120L/min；砂浆的温度为22-24℃。
上述多晶硅片的制作工艺的进一步改进在于：步骤B中，左侧的收线端的钢线张力为10-14N，右侧的进线端的钢线张力为16-20N。
上述多晶硅片的制作工艺的进一步改进在于：步骤C中，喷淋粗洗工序和浸泡工序均通过两个槽设置两道，其中在每个槽中的每道喷淋粗洗时间为400-600s；每个槽中的每道浸泡时间为400-600s。
上述多晶硅片的制作工艺的进一步改进在于：步骤D中，多次清洗过程先后包括3道第一次漂洗、2道碱洗和3道第二次漂洗。
上述多晶硅片的制作工艺的进一步改进在于：进行第一次漂洗和第二次漂洗时均使用去离子纯水，漂洗温度为35-45℃，漂洗时间300-420s，超声频率为40-45KHz。
上述多晶硅片的制作工艺的进一步改进在于：碱洗时使用碱性硅片清洗剂与去离子纯水的混合液，碱洗温度为45-50℃，碱洗时间300-420s，超声频率为40-45KHz。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明针对多晶铸锭中存在有SiC或SiN硬质点的特性，采用直径不大于0.11mm的小线径钢线、配合使用1500#混合砂浆和2000#混合砂浆对多晶铸锭进行切割，1500#混合砂浆的砂粒保证对多晶铸锭硬质点的切削破碎，2000#混合砂浆对多晶硅片的表面进行研磨修 复，发生硬质点线痕片的比例降低了2.2-3.0％。与传统制作工艺相比，每公斤出片数多2-5片，提高了成品率，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
一种多晶硅片的制作工艺，所述制作工艺包括以下步骤：
A、砂浆配置：选用粒度为1500的1500#碳化硅和粒度为2000的2000#碳化硅两种，分别放入烘箱进行烘烤,烘烤温度为70℃-90℃，烘烤时间大于8h，降低碳化硅中的水分含量，增大流动性，防止在后面的配制过程中发生抱团现象。烘烤完成之后取出备用。
在砂浆缸中放入1500#碳化硅，加入成分为聚乙二醇的切削液，将1500#碳化硅与切削液混合配制，按照1500#碳化硅：切削液的质量比为1:1.1的比例配制出密度为1.63-1.70g/cm3的1500#混合砂浆；在另一个砂浆缸中放入2000#碳化硅，按照2000#碳化硅：切削液的质量比为1:1.1的比例配制出密度为1.63-1.70g/cm3的2000#混合砂浆；
将1500#混合砂浆：2000#混合砂浆按照质量比为1:1的比例混合，充分搅拌制得生产所需要的砂浆，所述砂浆的密度为1.63-1.70g/cm3，满足切割能力的要求，保证了砂浆的流动性和热传导能力；
B、硅片切割：将步骤A制得的砂浆装入多线切片机中，启动切片机，设置砂浆流量为100-120L/min；砂浆温度为22-24℃。当砂浆在切割工作区进行充分循环后，采用直径不大于0.11mm的钢线往复 运行进行切割操作，可以选用直径为0.11mm或0.1mm的钢线。在进行切割前将钢线在20℃的环境中存放不少于8h，保证钢线的工作状态良好。切割时左侧收线端经过磨损后的钢线张力选用10-14N，右侧进线端的新的钢线张力选用16-20N。其中钢线的线速度为600-800m/min，多晶铸锭放置在工作台上，工作台的进给速度为0.1-0.4mm/min，切割加工时间为9-14h，防止钢线在切割完毕后继续切割承载多晶铸锭的玻璃板。根据工作台的不同位置将钢线的线速度和砂浆流量分为五段不同的数值，保证切割效果。
C、硅片脱胶：对切割完毕的多晶硅片进行脱胶处理；所述脱胶处理先后包括去离子纯水喷淋粗洗和脱胶浸泡。
喷淋粗洗分两道工序，在两个槽中分别进行，保证清洗干净。每个槽中选用的去离子纯水均为去离子纯水＞15兆，在每个槽中喷淋粗洗时间为400-600s，总的喷淋粗洗时间为800-1200s。
喷淋粗之后，将多晶硅片放入酸性脱胶剂中进行脱胶浸泡，脱胶浸泡设置两道工序，分别在两个槽中进行，保证脱胶彻底。每个槽中采用的酸性脱胶剂均为PH＝1的乳酸，在每个槽中的浸泡时间为400min-600s，浸泡温度为45-55℃，总的浸泡时间为800min-1200s。
D、硅片清洗、烘干：将完成脱胶的多晶硅片分片插栏后进行清洗，为保证乳酸能够清洗干净，也可以在脱胶浸泡之后，再进行一次去离子纯水喷淋粗洗，之后再进入清洗过程，清洗过程需要进行多次，按先后顺序包括：3道第一次漂洗、2道碱洗和3道第二次漂洗。
在进行第一次漂洗时采用去离子纯水清洗多晶硅片表面，3道工 序分别在三个槽中依次进行，保证清洗质量。漂洗温度为35-45℃，总的漂洗时间300-420s，超声频率为40-45KHz。
碱洗时采用碱性硅片清洗剂与去离子纯水的混合液清洗多晶硅片表面，所述碱性硅片清洗剂为纯度较高的PH＝9的常用清洗剂，碱洗设两道工序，分别在两个槽中依次进行。碱洗温度为45-50℃，总的碱洗时间为300-420s，超声频率为40-45KHz。
第二次漂洗与第一次漂洗的工艺步骤和工艺参数相同。
第二次漂洗完成后，将多晶硅片烘干，烘干温度为80-100℃，烘干时间为250-300s。
E、检测入库：对多晶硅片进行检测筛选，合格的产品转入下道工序或者入库保存。
至此，多晶硅片的制作生产完成。
实施例1-实施例5
一种多晶硅片的制作工艺，所述制作工艺的步骤方法与上述实施例相同，其中砂浆的配制参数及最终的成品率如表1所示。
表1
本发明适用于多线切割多晶硅片的技术领域，有效降低了多晶铸锭在多线切割过程中造成断线率和硬质点线痕片不良的比例，增加了多晶硅片的出片数和成品率，降低了生产成本。

Claims (9)

1.一种多晶硅片的制作工艺，其特征在于：所述制作工艺包括以下步骤：
A、砂浆配置：在砂浆缸中将1500#碳化硅与切削液混合配制密度为1.63-1.70g/cm3的1500#混合砂浆，在另一砂浆缸种将2000#碳化硅与切削液混合配制密度为1.63-1.70g/cm3的2000#混合砂浆，之后将1500#混合砂浆与2000#混合砂浆混合搅拌制得砂浆，所述砂浆的密度为1.63-1.70g/cm3；
B、硅片切割：将砂浆装入多线切片机中，启动、热机,砂浆在切割工作区进行充分循环后，采用直径不大于0.11mm的钢线在10-20N的张力作用下往复运行，其中钢线的线速度为600—800m/min，放置有多晶铸锭的工作台的进给速度为0.1-0.4mm/min，加工时间为9-14h；
C、硅片脱胶：对切割完毕的多晶硅片进行脱胶处理；首先使用进行去离子纯水＞15兆的纯水进行去离子纯水喷淋粗洗，粗洗的时间为800-1200s，喷淋完毕之后将多晶硅片浸泡在乳酸中进行脱胶处理，浸泡温度为45-55℃，浸泡时间为800s-1200s；
D、硅片清洗、烘干：脱胶完毕的多晶硅片分片插栏后，进行多次清洗；清洗完成后将多晶硅片烘干，烘干温度为80-90℃，烘干时间为250-300s；
E、检测入库：对多晶硅片进行检测，合格的产品转入下道工序或者入库保存。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅片的制作工艺，其特征在于：步骤A中，1500#碳化硅和2000#碳化硅在与切削液混合配制前分别放入烘箱烘烤，烘烤时间大于8h,烘烤温度为70℃-90℃。
3.根据权利要求1所述的一种多晶硅片的制作工艺，其特征在于：步骤B中所采用的钢线使用前在20℃的环境中存放时间不少于8h。
4.根据权利要求1所述的一种多晶硅片的制作工艺，其特征在于：步骤B中，砂浆流动速度为100-120L/min；砂浆的温度为22-24℃。
5.根据权利要求1所述的一种多晶硅片的制作工艺，其特征在于：步骤B中，左侧的收线端的钢线张力为10-14N，右侧的进线端的钢线张力为16-20N。
6.根据权利要求1所述的一种多晶硅片的制作工艺，其特征在于：步骤C中，喷淋粗洗工序和浸泡工序均通过两个槽设置两道，其中在每个槽中的每道喷淋粗洗时间为400-600s；每个槽中的每道浸泡时间为400-600s。
7.根据权利要求1所述的一种多晶硅片的制作工艺，其特征在于：步骤D中，多次清洗过程先后包括3道第一次漂洗、2道碱洗和3道第二次漂洗。
8.根据权利要求7所述的一种多晶硅片的制作工艺，其特征在于：进行第一次漂洗和第二次漂洗时均使用去离子纯水，漂洗温度为35-45℃，漂洗时间300-420s，超声频率为40-45KHz。
9.根据权利要求7所述的一种多晶硅片的制作工艺，其特征在于：碱洗时使用碱性硅片清洗剂与去离子纯水的混合液，碱洗温度为45-50℃，碱洗时间300-420s，超声频率为40-45KHz。
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