【技术】硅片切割胶面崩边问题分析研究

导读： 在太阳能行业中，硅片的切割质量直接影响硅片合格率和电池片的成品率，硅片切割过程中会出现较多的切割质量问题，胶面崩边是一种常见的问题。

在太阳能行业中，硅片的切割质量直接影响硅片合格率和电池片的成品率，硅片切割过程中会出现较多的切割质量问题，胶面崩边是一种常见的问题。随着太阳能行业的发展和技术进步，对硅片品质的要求也更加严格。本文主要对产生胶面崩边的原因进行了分析，以更好地解决此问题。

1.引言

在晶棒脱胶完毕后，或在分选硅片时，常会发现硅片胶面呈现边沿发亮，硅层呈线式脱落崩边的情况，其分布位置多为胶面倒角附近，有时也会产生在倒角中间位置。胶面崩边是一种较常见的硅片缺陷，其影响因素有多种，本文主要从晶棒粘接、硅片切割和预清洗三方面进行了分析。

2.晶棒粘接影响

硅片切割前需要将托盘、玻璃、硅块、导向条等按照一定的流程粘接成晶棒，晶棒的粘接过程和原材料的使用都会对胶面崩边产生影响，因此粘接过程的操作极为关键。

以下为晶棒粘接流程：

(1)准备托盘。将托盘清理干净，保证托盘表面干净无污物，托盘装卡部位无变形，检查托盘螺丝是否松动，钢板粘接面是否平整，托盘与钢板之间是否有缝隙。

(2)准备磨砂玻璃。检查玻璃表面磨砂是否均匀，磨砂不全的不可使用;边缘是否整齐，尺寸是否合格，然后根据玻璃与托盘的匹配情况，对玻璃侧端面进行定位划线，以方便粘玻璃时准确定位。用酒精和纸将托盘和玻璃的粘接面擦拭干净。

(3)准备粘接玻璃用胶水。常用的胶水为环氧树脂胶。对胶水进行称重后用充分快速搅拌，要求颜色均匀无明显色差，每次配制总量不允许过多，防止环氧树脂长时间暴露空气中表面发生凝固。

(4)粘接玻璃。将刚刚制备好的都胶水抹在干净平整的钢板上，抹胶要尽量均匀，否则多余的胶会流到托盘上;然后将托盘翻过来粘胶面扣在玻璃的粘接面上，用力压紧，挤出玻璃与铝板之间的气泡，并按玻璃侧端面的定位线定位。(随时纠正玻璃与托盘位置发生的移动)。

(5)固化一段时间后，将粘了玻璃的托盘翻过来进行尺寸定位。

(6)准备硅块。选出要粘接的硅块，定位位置的硅块长度要尽量相同。用酒精和盘纸将硅块和玻璃粘接面擦拭干净。

(7)粘接硅块。把制备好的粘块胶均匀的涂在玻璃上，用小铲刮平，使玻璃上的胶均匀分布，粘好玻璃的托盘紧靠工装各个定位支点，将硅块粘接面放在玻璃上，用力压紧前后移动，将空气挤出，然后把重物压在上面。测量并调整晶棒的整体长度，使同一组硅块两端长度一致。

(8)刮胶。粘接后在硅块与玻璃接触面会挤出很多胶，该胶的存在会影响切割，应该在胶固化前，需要将其除掉。刮胶时间为在去掉重物之后，如果间隔时间太长胶体彻底固化后不易铲除。刮表面的胶时，用导向条成10o-30o角平行移动，导向条直角方向面向玻璃。另外，在硅块的侧面，托盘处也可能会有胶粘污，需要擦拭干净。

(9)粘接导向条。粘接硅块30min后取下重物，在硅块上表面的两侧分别粘接两条木纹胶带，使两条胶带间的距离等于导向条的宽度，在胶带间隙中涂抹制备好的导向条用胶，然后粘上导向条。

(10)固化。粘接好的硅块需要固化4小时以上才能传入线锯工序切割。

在晶棒粘接过程中，影响胶面崩边的因素有：

(1)磨砂玻璃表面磨砂不均匀，影响表面平整度，进而影响硅块粘接效果，造成崩边。

(2)粘接硅块的胶水的粘接强度和硬度不符合要求，当钢线经过硅块粘接面时，受应力作用产生胶面崩边。一般地，胶水固化后的硬度与硅块本身硬度接近时，有利于粘接效果。

(3)粘块胶水混合不均匀，影响了粘接强度;或是一次性配备较多胶水，导致在粘接硅块前胶水硬化，粘接硅块后胶水流动性变差，胶水分布不均匀，粘接效果差。

(4)刮胶不均匀，胶水厚度分布不均，出现分层现象，切割至出刀位置时会造成胶面崩边，严重时会出现硅片断裂掉片的情况。

(5)粘接硅块后，胶水产生气泡，气泡没有积压出来，则会导致胶面崩边。

(6)刮胶不干净。由于粘接硅块后会有胶从硅块两侧溢出，残留在硅块两侧露出的倒角部位，如果此残留胶水擦不干净，则在切割至出刀时，由于切割产生的热量使得较差软化，影响钢线携砂量，造成出刀线弓大，切割能力不足，产生胶面崩边。

(7)胶层厚度。切割过程中产生的瞬间高温会使胶层软化，降低钢线携砂能力，增大出刀线弓和出刀边缘锯痕，而边缘锯痕的摩擦作用会产生胶面崩边，因此胶层越薄越有利于减少胶面崩边的产生。

(8)粘接室温湿度影响。由于温湿度会影响胶水的硬化和固化时间，进而影响胶水粘接效果，因此必须采取措施保证粘接室环境温湿度。

3.晶棒切割影响

硅片的切割过程是由钢线和砂浆共同完成的，其中砂浆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，而实际起到切割作用的是碳化硅颗粒。钢线缠绕在切割室导轮上形成平整的线网，切割过程中，砂浆高速转动，从浆料嘴流出的砂浆由于切割液的悬浮作用使得碳化硅颗粒包裹在钢线表面，随着钢线的转动，对硅块产生碰撞摩擦，由于碳化硅的莫氏硬度为9.5，硅的莫氏硬度为7，碳化硅的硬度大于硅的硬度，从而起到切割作用。

为降低生产成本，小槽距细钢线切割已成为当前切片行业的趋势，但是由于钢线直径变细，携砂能力会受到一定影响;另一方面槽距减小，出片数增多，切割面积增大，也会加剧对碳化硅的磨损和破碎，从而降低砂浆的切割能力。特别是切割至出刀位置，碳化硅棱角被磨圆，切割能力进一步降低，因此不可避免会存在线弓(一般地，线弓为5-7mm)。钢线切割至硅块粘接面时会经过三类介质，即硅块、胶层和玻璃，由于三种介质的硬度不同钢线在经过三种介质时受到应力作用被崩开，造成硅落，产生胶面崩边。另外三种介质熔点不同，切割过程中产生的高温和热量会使胶层和玻璃软化，影响钢线携砂能力，增大出刀锯痕，导致产生胶面崩边。

针对此问题，可采取的措施是：

(1)调整出刀工艺，在硅块切割至出刀位置时提前降低工作台速度，这样有利于增加砂浆的循环量，弥补砂浆切割能力不足的问题。

(2)由于出刀期间台速较慢，若砂浆流量过大，砂浆流动造成的冲击力容易使钢线崩开造成胶面崩边，因此出刀期间的砂浆流量应适当减小。

(3)提高出刀期间砂浆的切割能力，这可以通过改变砂浆的更新方式实现。通常，砂浆更新是在每锯硅片切割结束后进行，为增加切割后期砂浆的切割能力，我们可以选择在每锯切割至90%时更新砂浆，这样可以有效减小出刀线弓，减小出刀锯痕和对钢线的作用力。

4.预清洗影响

预清洗的过程是将硅片从玻璃上脱落下来，除去粘接面胶条，其主要步骤是喷淋-喷淋-超声清洗-脱胶-清水漂洗。此过程对胶面崩边产生影响的因素包括：

(1)喷淋水压。喷淋槽的两侧各有两排喷嘴对晶棒进行喷淋清洗，由于硅片为胶面朝上悬挂在预清洗架子上，若喷嘴的水压过大，对晶棒冲击作用过大，会造成硅片胶面崩边的产生，因此要保证水压在要求的范围内。

(2)水温影响。脱胶槽水温较低时，胶层未完全软化，硅片不能自动从粘接面脱落下来，员工会用手把硅片用力取下来，极易造成硅片崩边。因此，要保证脱胶温度，一般使用乳酸脱胶时温度范围为70±10℃。另外，当硅片从脱胶槽移至清水漂洗槽时，若清水温度过低，硅片从温度较高的水中进入温度低的水中时，硅片表面会受到水温造成的应力作用，硅片脆性增大，易造成胶面崩边。

(3)由于当前通常是分线网切割硅片，每条晶棒上通常有两块硅块，因此在预清洗过程中，硅片会向阻力小的一侧倾倒，这个过程会导致产生胶面崩边。针对此，可制作大小尺寸合适的硅片隔条，预清洗上料前夹在晶棒中间，降低硅片倒伏时的倾度，防止产生胶面崩边。

5.小结

通过对产生胶面崩边的因素进行分析，可以更好地解决胶面崩边问题，对提高硅片合格率降低生产成本具有重要意义。