硅片清洗及最新发展

【摘要】在分析硅片表面污染类型的基础上，对目前太阳能硅片几种清洗方法的工作原理加以介绍，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

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的影响。到目前为止，因为不适当清洗引起器件失效的占制造总损失的一半。因此，人们加快了对太阳能硅片清洗技术的研究。本文将对硅片表面污染类型进行简单的简绍，在此基础上阐述几种常用的太阳能硅片清洗方法及其发展方向。

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：（l）颗粒污染；（2）有机物杂质；（3）金属污染物。

（1）颗粒污染：颗粒主要是一些聚合物、光致抗蚀剂等。

（2）有机物杂质：它可以有很多种存在方式，如润滑油、松香、防锈油、蜡等。这些物质通常都会对加工进程带来不良影响。

（3）金属污染物：它在硅片上的存在形式有共价键、范德华引力和电子转移三种形式。这会破坏掉氧化层，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

2.1RCA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这么广泛的应用。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，这需要大量的液体化学品和超纯水；同时也需要大量的空气来抑制化学试剂的蒸发；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，需要改进和新的清洗方法。

2.2超声波清洗法

超声波清洗在工业中应用比较广泛。超声波清洗的主要原理是超声波空化效应、辐射压和声流。先把硅片放在槽内的液体中，通过槽底超声振子把能量传给液体，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。这些泡中就存在着超声清洗的能量，当这些泡碰到硅片表面时将发生爆破，产生的巨大的能量就可以起到清洗的作用。在清洗液中加入合适的表面活性剂，可以增加超声清洗效果。超声波清洗的速度比较快，完成的质量比较高，且不受清洗件表面复杂形状的限制，能够比较方便的实现遥控和自动化。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，成本相对较高；超声波去除大颗粒污染物很有效果，但随着颗粒尺寸的减小，清洗效果下降；和其它化学试剂一样，表面活性剂也是对硅片有影响的有机物，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；由于爆破的原因，该方法还会对硅片造成一定的损伤。

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。可用于清洗结构较深的部分，如对沟槽的清洗。气相干洗法可以很好的去除硅片表面的粒子，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）激光清洗可以有选择性的清洗材料表面的污染物，对材料的内部组成和结构不会有伤害；（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）能有效清除微米级以及更小尺寸的污染微粒；（6）激光清洗所用的设备运行效率高，维护费用、运行成本相对低，可以实现自动化操作。

结语

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.

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