編者按：隨著太陽能行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，對硅片品質(zhì)的要求也更加嚴(yán)格。硅片的切割質(zhì)量直接影響硅片合格率和電池片的成品率，硅片切割過程中會出現(xiàn)較多的切割質(zhì)量問題，膠面崩邊是一種常見的問題。通過對產(chǎn)生膠面崩邊的因素進(jìn)行分析，可以更好地解決膠面崩邊問題，對提高硅片合格率降低生產(chǎn)成本具有重要意義。
在太陽能行業(yè)中，硅片的切割質(zhì)量直接影響硅片合格率和電池片的成品率，硅片切割過程中會出現(xiàn)較多的切割質(zhì)量問題，膠面崩邊是一種常見的問題。隨著太陽能行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，對硅片品質(zhì)的要求也更加嚴(yán)格。本文主要對產(chǎn)生膠面崩邊的原因進(jìn)行了分析，以更好地解決此問題。
1.引言
在晶棒脫膠完畢后，或在分選硅片時(shí)，常會發(fā)現(xiàn)硅片膠面呈現(xiàn)邊沿發(fā)亮，硅層呈線式脫落崩邊的情況，其分布位置多為膠面倒角附近，有時(shí)也會產(chǎn)生在倒角中間位置。膠面崩邊是一種較常見的硅片缺陷，其影響因素有多種，本文主要從晶棒粘接、硅片切割和預(yù)清洗三方面進(jìn)行了分析。
2.晶棒粘接影響
硅片切割前需要將托盤、玻璃、硅塊、導(dǎo)向條等按照一定的流程粘接成晶棒，晶棒的粘接過程和原材料的使用都會對膠面崩邊產(chǎn)生影響，因此粘接過程的操作極為關(guān)鍵。
以下為晶棒粘接流程：
(1)準(zhǔn)備托盤。將托盤清理干凈，保證托盤表面干凈無污物，托盤裝卡部位無變形，檢查托盤螺絲是否松動(dòng)，鋼板粘接面是否平整，托盤與鋼板之間是否有縫隙。
(2)準(zhǔn)備磨砂玻璃。檢查玻璃表面磨砂是否均勻，磨砂不全的不可使用;邊緣是否整齊，尺寸是否合格，然后根據(jù)玻璃與托盤的匹配情況，對玻璃側(cè)端面進(jìn)行定位劃線，以方便粘玻璃時(shí)準(zhǔn)確定位。用酒精和紙將托盤和玻璃的粘接面擦拭干凈。
(3)準(zhǔn)備粘接玻璃用膠水。常用的膠水為環(huán)氧樹脂膠。對膠水進(jìn)行稱重后用充分快速攪拌，要求顏色均勻無明顯色差，每次配制總量不允許過多，防止環(huán)氧樹脂長時(shí)間暴露空氣中表面發(fā)生凝固。
(4)粘接玻璃。將剛剛制備好的都膠水抹在干凈平整的鋼板上，抹膠要盡量均勻，否則多余的膠會流到托盤上;然后將托盤翻過來粘膠面扣在玻璃的粘接面上，用力壓緊，擠出玻璃與鋁板之間的氣泡，并按玻璃側(cè)端面的定位線定位。(隨時(shí)糾正玻璃與托盤位置發(fā)生的移動(dòng))。
(5)固化一段時(shí)間后，將粘了玻璃的托盤翻過來進(jìn)行尺寸定位。
(6)準(zhǔn)備硅塊。選出要粘接的硅塊，定位位置的硅塊長度要盡量相同。用酒精和盤紙將硅塊和玻璃粘接面擦拭干凈。
(7)粘接硅塊。把制備好的粘塊膠均勻的涂在玻璃上，用小鏟刮平，使玻璃上的膠均勻分布，粘好玻璃的托盤緊靠工裝各個(gè)定位支點(diǎn)，將硅塊粘接面放在玻璃上，用力壓緊前后移動(dòng)，將空氣擠出，然后把重物壓在上面。測量并調(diào)整晶棒的整體長度，使同一組硅塊兩端長度一致。
(8)刮膠。粘接后在硅塊與玻璃接觸面會擠出很多膠，該膠的存在會影響切割，應(yīng)該在膠固化前，需要將其除掉。刮膠時(shí)間為在去掉重物之后，如果間隔時(shí)間太長膠體徹底固化后不易鏟除。刮表面的膠時(shí)，用導(dǎo)向條成10o-30o角平行移動(dòng)，導(dǎo)向條直角方向面向玻璃。另外，在硅塊的側(cè)面，托盤處也可能會有膠粘污，需要擦拭干凈。
(9)粘接導(dǎo)向條。粘接硅塊30min后取下重物，在硅塊上表面的兩側(cè)分別粘接兩條木紋膠帶，使兩條膠帶間的距離等于導(dǎo)向條的寬度，在膠帶間隙中涂抹制備好的導(dǎo)向條用膠，然后粘上導(dǎo)向條。
(10)固化。粘接好的硅塊需要固化4小時(shí)以上才能傳入線鋸工序切割。
在晶棒粘接過程中，影響膠面崩邊的因素有：
(1)磨砂玻璃表面磨砂不均勻，影響表面平整度，進(jìn)而影響硅塊粘接效果，造成崩邊。
(2)粘接硅塊的膠水的粘接強(qiáng)度和硬度不符合要求，當(dāng)鋼線經(jīng)過硅塊粘接面時(shí)，受應(yīng)力作用產(chǎn)生膠面崩邊。一般地，膠水固化后的硬度與硅塊本身硬度接近時(shí)，有利于粘接效果。
(3)粘塊膠水混合不均勻，影響了粘接強(qiáng)度;或是一次性配備較多膠水，導(dǎo)致在粘接硅塊前膠水硬化，粘接硅塊后膠水流動(dòng)性變差，膠水分布不均勻，粘接效果差。
(4)刮膠不均勻，膠水厚度分布不均，出現(xiàn)分層現(xiàn)象，切割至出刀位置時(shí)會造成膠面崩邊，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)硅片斷裂掉片的情況。
(5)粘接硅塊后，膠水產(chǎn)生氣泡，氣泡沒有積壓出來，則會導(dǎo)致膠面崩邊。
(6)刮膠不干凈。由于粘接硅塊后會有膠從硅塊兩側(cè)溢出，殘留在硅塊兩側(cè)露出的倒角部位，如果此殘留膠水擦不干凈，則在切割至出刀時(shí)，由于切割產(chǎn)生的熱量使得較差軟化，影響鋼線攜砂量，造成出刀線弓大，切割能力不足，產(chǎn)生膠面崩邊。
(7)膠層厚度。切割過程中產(chǎn)生的瞬間高溫會使膠層軟化，降低鋼線攜砂能力，增大出刀線弓和出刀邊緣鋸痕，而邊緣鋸痕的摩擦作用會產(chǎn)生膠面崩邊，因此膠層越薄越有利于減少膠面崩邊的產(chǎn)生。
(8)粘接室溫濕度影響。由于溫濕度會影響膠水的硬化和固化時(shí)間，進(jìn)而影響膠水粘接效果，因此必須采取措施保證粘接室環(huán)境溫濕度。
3.晶棒切割影響
硅片的切割過程是由鋼線和砂漿共同完成的，其中砂漿是由碳化硅和切割液按照一定比例配制成的，具有一定的粘度和密度，而實(shí)際起到切割作用的是碳化硅顆粒。鋼線纏繞在切割室導(dǎo)輪上形成平整的線網(wǎng)，切割過程中，砂漿高速轉(zhuǎn)動(dòng)，從漿料嘴流出的砂漿由于切割液的懸浮作用使得碳化硅顆粒包裹在鋼線表面，隨著鋼線的轉(zhuǎn)動(dòng)，對硅塊產(chǎn)生碰撞摩擦，由于碳化硅的莫氏硬度為9.5，硅的莫氏硬度為7，碳化硅的硬度大于硅的硬度，從而起到切割作用。
為降低生產(chǎn)成本，小槽距細(xì)鋼線切割已成為當(dāng)前切片行業(yè)的趨勢，但是由于鋼線直徑變細(xì)，攜砂能力會受到一定影響;另一方面槽距減小，出片數(shù)增多，切割面積增大，也會加劇對碳化硅的磨損和破碎，從而降低砂漿的切割能力。特別是切割至出刀位置，碳化硅棱角被磨圓，切割能力進(jìn)一步降低，因此不可避免會存在線弓(一般地，線弓為5-7mm)。鋼線切割至硅塊粘接面時(shí)會經(jīng)過三類介質(zhì)，即硅塊、膠層和玻璃，由于三種介質(zhì)的硬度不同鋼線在經(jīng)過三種介質(zhì)時(shí)受到應(yīng)力作用被崩開，造成硅落，產(chǎn)生膠面崩邊。另外三種介質(zhì)熔點(diǎn)不同，切割過程中產(chǎn)生的高溫和熱量會使膠層和玻璃軟化，影響鋼線攜砂能力，增大出刀鋸痕，導(dǎo)致產(chǎn)生膠面崩邊。
針對此問題，可采取的措施是：
(1)調(diào)整出刀工藝，在硅塊切割至出刀位置時(shí)提前降低工作臺速度，這樣有利于增加砂漿的循環(huán)量，彌補(bǔ)砂漿切割能力不足的問題。
(2)由于出刀期間臺速較慢，若砂漿流量過大，砂漿流動(dòng)造成的沖擊力容易使鋼線崩開造成膠面崩邊，因此出刀期間的砂漿流量應(yīng)適當(dāng)減小。
(3)提高出刀期間砂漿的切割能力，這可以通過改變砂漿的更新方式實(shí)現(xiàn)。通常，砂漿更新是在每鋸硅片切割結(jié)束后進(jìn)行，為增加切割后期砂漿的切割能力，我們可以選擇在每鋸切割至90%時(shí)更新砂漿，這樣可以有效減小出刀線弓，減小出刀鋸痕和對鋼線的作用力。
4.預(yù)清洗影響
預(yù)清洗的過程是將硅片從玻璃上脫落下來，除去粘接面膠條，其主要步驟是噴淋-噴淋-超聲清洗-脫膠-清水漂洗。此過程對膠面崩邊產(chǎn)生影響的因素包括：
(1)噴淋水壓。噴淋槽的兩側(cè)各有兩排噴嘴對晶棒進(jìn)行噴淋清洗，由于硅片為膠面朝上懸掛在預(yù)清洗架子上，若噴嘴的水壓過大，對晶棒沖擊作用過大，會造成硅片膠面崩邊的產(chǎn)生，因此要保證水壓在要求的范圍內(nèi)。
(2)水溫影響。脫膠槽水溫較低時(shí)，膠層未完全軟化，硅片不能自動(dòng)從粘接面脫落下來，員工會用手把硅片用力取下來，極易造成硅片崩邊。因此，要保證脫膠溫度，一般使用乳酸脫膠時(shí)溫度范圍為70±10℃。另外，當(dāng)硅片從脫膠槽移至清水漂洗槽時(shí)，若清水溫度過低，硅片從溫度較高的水中進(jìn)入溫度低的水中時(shí)，硅片表面會受到水溫造成的應(yīng)力作用，硅片脆性增大，易造成膠面崩邊。
(3)由于當(dāng)前通常是分線網(wǎng)切割硅片，每條晶棒上通常有兩塊硅塊，因此在預(yù)清洗過程中，硅片會向阻力小的一側(cè)傾倒，這個(gè)過程會導(dǎo)致產(chǎn)生膠面崩邊。針對此，可制作大小尺寸合適的硅片隔條，預(yù)清洗上料前夾在晶棒中間，降低硅片倒伏時(shí)的傾度，防止產(chǎn)生膠面崩邊。
5.小結(jié)
通過對產(chǎn)生膠面崩邊的因素進(jìn)行分析，可以更好地解決膠面崩邊問題，對提高硅片合格率降低生產(chǎn)成本具有重要意義。
原標(biāo)題：硅片切割膠面崩邊問題分析研究
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