在一個(gè)行業(yè)一個(gè)產(chǎn)品某種意義上來(lái)說(shuō)都有其一個(gè)特定性。要解決一個(gè)問(wèn)題,我們首先要了解產(chǎn)品的來(lái)與去。就太陽(yáng)能原料而言,我們從以下方面來(lái)談它的來(lái)去,就是通常我們說(shuō)的輸入。
原生多晶:按常規(guī)考慮,原生多晶在生產(chǎn)過(guò)程中,生產(chǎn)廠家的成品已經(jīng)經(jīng)過(guò)清洗處理,在拉單晶和鑄多晶時(shí),直接投入即可。但問(wèn)題是:1、生產(chǎn)廠家處理了沒(méi)有?2、生產(chǎn)廠家處理的結(jié)果是什么?3、在物流、儲(chǔ)存時(shí)有沒(méi)有出現(xiàn)雜質(zhì)侵入等原因。通常一般廠家不放心直接使用,需要把此料進(jìn)行一次酸洗后才放心。硅料表面和縫隙中壓留酸分子,然后再用超聲波通過(guò)循環(huán)純水進(jìn)行漂洗。還有一個(gè)問(wèn)題,我們?cè)谒嵯春推催^(guò)程中的硅料不可能懸空在溶液中,如果雜質(zhì)剛好在兩個(gè)硅料或硅料與洗籃接觸點(diǎn),那不是還沒(méi)洗到嗎?所以一般要?jiǎng)右幌?,可能很少有人知道這動(dòng)的原因,或根本沒(méi)有在意。
頭尾料:在生產(chǎn)硅片中要對(duì)硅棒或硅錠進(jìn)行切方處理,剩下的叫頭尾、邊皮料。因?yàn)榇蠹抑拦枇鲜强梢栽偕?,所以切下的頭尾料要再利用怎么辦?那就是清洗。我們先分析頭尾料上的雜質(zhì):1、切割后金屬離子的轉(zhuǎn)移;2、切割液的殘留;3、物流留下的污物。這三個(gè)問(wèn)題怎樣處理?切割液的殘留和物流留下的污物用超聲堿洗解決,金屬離子用酸洗解決。
碎片料:在我們切片、脫膠、清洗、物流過(guò)程中,因?yàn)榉N種原因會(huì)產(chǎn)生碎片,碎片的主要特性是粘合,主要雜質(zhì)為切割砂液,我們可以利用碎片在溶液中的翻轉(zhuǎn)漂浮對(duì)其分離清洗,達(dá)到它的清潔度一致性。
堝底料:堝底料的主要去除對(duì)象是石英,在對(duì)堝底料進(jìn)行處理時(shí),應(yīng)對(duì)大塊石英進(jìn)行打磨,然后在酸液中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間浸泡處理。
綜合上述情況,我們注意到了在各種不同類的情況下,要用不同工藝來(lái)解決。我們?cè)谶@洗料過(guò)程中要把握:1、料要?jiǎng)?、漂要清3、流程要準(zhǔn)確。
其他料:除以上四種料以外還有廢電池片、IC料及半導(dǎo)體芯片等一些硅料芯片,要對(duì)其除金屬、藍(lán)薄、銀漿等前期處理。
一、硅料的浸泡
隨著多晶硅產(chǎn)能逐漸增加,原料對(duì)生產(chǎn)商而言有更多的選擇,同時(shí)也會(huì)放棄一些利用價(jià)值低的廢料。但對(duì)處理相對(duì)簡(jiǎn)單,低成本的可再利用料仍可以降低成本,這些主要是坩堝底料和半導(dǎo)體廢片料等。
我們?cè)趯?duì)堝底料和半成品半導(dǎo)體硅片進(jìn)行除石英和金屬電路處理上通常采用洗籃和花籃靜止泡洗12小時(shí)(根據(jù)酸的濃度和比例)。這種方法是簡(jiǎn)易和節(jié)約成本的。問(wèn)題在于靜止過(guò)程中料的表面和酸反應(yīng)、酸的處理能力需要長(zhǎng)時(shí)間慢慢釋放。在此種情況下,如果加入循環(huán)泵,用于攪拌酸液,縮短浸泡時(shí)間更能起到均勻處理的作用。
如果用以上常規(guī)方法對(duì)小顆粒堝底料、碎電池片料和有電路半導(dǎo)體料進(jìn)行浸泡就很難處理或者會(huì)造成更多的浪費(fèi)。因?yàn)樵谔幚黼s質(zhì)過(guò)程中,酸在料的中心點(diǎn)的處理能力大大減弱,而在外圍酸的強(qiáng)度沒(méi)有改變,同時(shí)也損耗硅料。針對(duì)此種情況要采用翻轉(zhuǎn)式浸泡,利用浮力翻動(dòng),使得料在酸液中能進(jìn)行均勻浸泡處理。
二、硅料的堿洗
在生產(chǎn)太陽(yáng)能單晶多晶硅片過(guò)程中,都會(huì)產(chǎn)生晶棒的頭尾邊皮和切割后的殘余。其表面在加工過(guò)程中殘留了切割液、金屬離子、指紋和附帶雜質(zhì)等。
1、通常是把部分料在回用過(guò)程中需通過(guò)堿洗,從產(chǎn)生到清洗回用這個(gè)過(guò)程中要注意三個(gè)事項(xiàng):
A.殘余料產(chǎn)生到清洗時(shí)間盡量要短;
B.硅料盡量浸入溶液,不要裸露在空氣中;
C.操作過(guò)程中應(yīng)避免指紋留在硅料上。
2、清洗過(guò)程:
超聲堿洗→超聲漂洗→超聲漂洗
3、清洗工藝:(一般情況)
清洗槽 溶液 時(shí)間 溫度 超聲功率
超聲堿洗 堿+ID 20min 60℃~80℃ 20w/升
超聲漂洗 ID 20min 常溫 20w/升
超聲漂洗 ID 20min 常溫 20w/升
4、清洗的頭尾邊料:
堿洗中主要清洗目的是去掉切割液和附帶物等雜質(zhì)。切割下來(lái)的料放置時(shí)間過(guò)久會(huì)增加切割液和雜質(zhì)的附著力,比如用完餐的碟子上的油脂,凝固了以后清洗時(shí)間會(huì)延長(zhǎng),清洗難度也增加了。如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、溫度不宜或環(huán)境不好還會(huì)造成氧化等化學(xué)反應(yīng),就像日常用的水龍頭,經(jīng)常擦洗會(huì)一直光亮,長(zhǎng)時(shí)間不擦洗,被氧化成花紋等不良后果,很難恢復(fù)到以前的樣子。關(guān)于指紋的清洗工藝更難,原因有二:1、每個(gè)人分泌的手汗不同;2、每個(gè)人手指接觸的地方不同。指紋帶來(lái)的雜質(zhì)比較復(fù)雜,有酸性、有堿性、有油性,并且這些雜質(zhì)會(huì)在料表面產(chǎn)生物理和化學(xué)反應(yīng)。我們對(duì)清洗沒(méi)有指紋的硅料,用一種通用工藝就可以處理的。因此在清洗行業(yè)里指紋是難清洗的一種雜質(zhì),要處理長(zhǎng)時(shí)間裸放的硅料我們的工藝要增加浸泡槽,使雜質(zhì)的附著力柔化。
對(duì)有裂紋的硅料和坩底料的堿洗盡量要讓紋路裂開(kāi),因?yàn)殡s質(zhì)或氧化物在裂紋里很難清洗干凈。如果沒(méi)有氧化物在堿洗過(guò)程中堿液也會(huì)侵入到裂紋里,從而漂洗工藝?yán)镌黾恿穗y度。
5、清洗碎片料:
在切割、脫膠和清洗等過(guò)程中產(chǎn)生的碎片,通常是放在單槽或多槽超聲波中清洗。此方面存在的問(wèn)題在于碎片有兩個(gè)平面,它們?nèi)菀渍澈稀T谡澈咸幍碾s質(zhì)、油污很難被清洗出來(lái)。通過(guò)人工來(lái)處理一方面勞動(dòng)強(qiáng)度大,另一方面硅片會(huì)更碎,更難處理。我們介紹的方法是把碎片放入一個(gè)特定籃筐內(nèi),讓其在溶液中翻轉(zhuǎn),利用溶液浮力和籃筐的翻轉(zhuǎn)讓硅片在溶液中漂浮,從而達(dá)到分離,完全清洗干凈粘合面的雜質(zhì)和油污。
要清洗干凈一種硅料首先要分析硅料的種類,繼而選擇適合的工藝和方法。沒(méi)有洗不干凈的料只有不正確的洗料方法。對(duì)癥下藥才能事半功倍。
三、硅料的酸洗
在生產(chǎn)單晶棒和多晶塊時(shí),使用的硅料的純度須達(dá)到99.9999%以上。酸洗的目的主要是去除金屬離子和氧化皮,原生多晶主要是在炸料時(shí)產(chǎn)生,頭尾堝底及碎片主要是在切割時(shí)等情況產(chǎn)生。
1、酸洗方法:
A、原生多晶在生產(chǎn)廠家經(jīng)過(guò)清洗處理原則上不需要再進(jìn)行酸洗,對(duì)一些包裝損壞或有疑惑的硅料依據(jù)情況選擇酸洗方式。一般采用檸檬酸或氫氟酸處理即可,若表面有氧化現(xiàn)象的采用混合酸洗;
B、頭尾、堝底和碎片料,鑄多晶時(shí)可以采用單酸洗,拉單晶時(shí)必須采用混合酸洗;
C、小顆粒和碎片料在酸洗時(shí)一定要多翻動(dòng),使其充分反應(yīng)。
2、酸洗工藝:
A、根據(jù)不同硅料的情況配置相應(yīng)的混合酸比例及選擇酸的種類;
B、 酸反應(yīng)→純水漂洗→純水沖洗(酸洗到漂洗要注意控制時(shí)間避免氧化)
3、酸洗設(shè)備:
現(xiàn)今一般企業(yè)都采用二槽式手動(dòng)酸洗產(chǎn)品:即酸槽、水槽另加沖水槽。此設(shè)備適用于普通大塊硅料清洗,對(duì)小顆粒和碎片硅料清洗有一定難度。再者對(duì)操作人員要求相對(duì)較高,酸霧和酸液對(duì)操作人員的危害系數(shù)增多。考慮安全生產(chǎn)和為了保證產(chǎn)品清潔度,在此設(shè)備上做了三項(xiàng)工藝改進(jìn):
A、在人員安全方面:采用了傳動(dòng)方式將工件籃放置在升降機(jī)構(gòu)上,自動(dòng)下降到酸槽,可避免酸液和酸霧對(duì)操作人員造成的傷害。處理時(shí)間可以定時(shí),到時(shí)自動(dòng)升起。
B、在酸霧處理方面:常規(guī)辦法是頂部吸風(fēng),致使酸霧在上升過(guò)程中易膨脹,泄漏到車間。采用槽體側(cè)吸風(fēng)方法,在酸霧剛產(chǎn)生時(shí)就進(jìn)行吸霧處理,頂部吸風(fēng)和后吸風(fēng)加強(qiáng),空氣對(duì)流避免酸霧往前泄漏;
C、在均勻清洗硅料方面:在升降機(jī)構(gòu)上設(shè)計(jì)一個(gè)翻轉(zhuǎn)動(dòng)作,硅料一進(jìn)入槽體即開(kāi)始翻轉(zhuǎn)動(dòng)作,硅料便在酸液中滾動(dòng)從而達(dá)到均勻清洗的目的。在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成清洗,翻轉(zhuǎn)停止,工件籃升出酸液;
D、在純水漂洗槽內(nèi)具有同樣自動(dòng)升降和翻轉(zhuǎn)功能,達(dá)到無(wú)死角漂洗目的。
四、硅料的超聲漂洗:
1、在硅料酸洗后,雖然經(jīng)過(guò)了漂洗和沖洗,但在硅料的表面或縫隙等仍有可能殘留酸。如果直接干燥,殘留酸會(huì)對(duì)硅料進(jìn)行氧化,因此還需在酸洗后進(jìn)行超聲漂洗。
2、現(xiàn)在一般廠家采用酸洗后經(jīng)過(guò)二級(jí)超聲漂洗后,烘干、包裝,還有一種是在超聲漂洗后,再在ID水中養(yǎng)一段時(shí)間后烘干、包裝。實(shí)際上這些工序要分清硅料的種類和生產(chǎn)車間的環(huán)境等因素而定。對(duì)一些相對(duì)較大的硅料是可以的,但是硅料不能在酸洗車間停留使其被酸霧污染。
3、若想達(dá)到更好的達(dá)到超聲漂洗的目的:(1)、相對(duì)大的硅料采用純水二級(jí)反溢流;(2)、小顆粒料和片料采用純水三 級(jí)反溢流,硅料要翻動(dòng);(3)、超聲清洗和酸洗需要隔離;(4)、避免使金屬與硅料直接接觸產(chǎn)生金屬離子轉(zhuǎn)移;(5)、對(duì)在同一臺(tái)設(shè)備中完成酸洗、超聲漂洗、干燥的設(shè)備,其吸風(fēng)系統(tǒng)必須選用優(yōu)良系統(tǒng)。
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