太陽能硅片切割技術探究

1、太陽能硅片切割技術探究【摘要】由于近幾年來中國的太陽能硅片切割行 業(yè)異?；鸨柲芄杵懈罴夹g的研究成為了熱點方向， 文中基于這一背景對太陽能硅片目前比較成熟的切割方法 進行了分析，最后簡要探討了太陽能硅電火花線切割技術?！娟P鍵詞】太陽能；硅片切割技術；電火花線社會的穩(wěn)定與和諧發(fā)展現(xiàn)在已經(jīng)離不開能源的儲備，21 世紀的戰(zhàn)爭也已經(jīng)從武力的爭斗轉換成能源的爭斗，誰能擁 有持續(xù)、清潔的能源，誰的經(jīng)濟就會持續(xù)的發(fā)展，社會就會 更加的和諧、穩(wěn)定。清潔、持續(xù)可利用的能源的研究已經(jīng)引 起了大家的重視。那么太陽能作為一種取之不盡、用之不竭 的新型清潔能源，它的開發(fā)與利用也已經(jīng)引起全人類的廣泛 關注。太陽能電

2、池作為太陽能的可利用形式之一，正在投入 到大量的開發(fā)研究之中。商業(yè)化太陽能電池就是清潔能源的 一種，采用的是無毒的晶硅，其中的單晶和多晶硅電池的特 點就是光電轉換的效率比較高，使用的壽命較長，穩(wěn)定性比 較好，當然成本也是較高的。伴隨著半導體制造技術的不斷 提升與完善，雖然硅片制造成本在不斷降低，但是作為中心 材質的太陽能電池所用硅片的切割成本一直居高不下，甚至 可以占到太陽能總制造成本的30%。目前硅片的生產(chǎn)已經(jīng)采用多線鋸切割方法，可以生產(chǎn)出面積較大(25cmx25 cm)而厚度又相對較薄的硅片，但是 在此方法的操作過程中，金屬絲要受到多種力的激勵，還要 受到機械結構的影響，就不可避免的在切割

3、過程中產(chǎn)生變形 與振動，瞬間性的沖擊就會作用在切割的硅片上。為了避免 此現(xiàn)象的發(fā)生硅片的切割厚度也從300 um左右進一步降低, 爭取實現(xiàn)低成本高線切割及減少切縫損耗，但是難度是相當 的大。因此實現(xiàn)太陽能晶硅電池行業(yè)生產(chǎn)效率的提高及生產(chǎn) 成本的降低，對于開展寸超薄硅片切割方法的開拓與創(chuàng)新研 究是勢在必行的。1太陽能硅片目前比較成熟的切割方法我國進入現(xiàn)代化的時間相對較晚，對于對于硅片裝備和切割技術的研究，與其它發(fā)達國家的技術水平相比較大的差距還是存在的，特別是多線切割技術，我們目前并沒有成熟 的產(chǎn)品面市，也難以滿足市場應用的需求。太陽能硅片常規(guī)切割方法主要有：內(nèi)切割(idsaw)和多線切割(wi

4、re saw)。內(nèi)圓切割操作時利用內(nèi)圓刃口邊切割硅錠，圓盤型刀片外圓張緊。在操作過程中，刀片要高速旋轉，不可避免產(chǎn)生軸向 振動，刀片與硅片的摩擦力增加，切割時就會產(chǎn)生較大的殘 留切痕和微裂紋，結束時也容易出現(xiàn)硅片蹦片，甚至飛邊的 現(xiàn)象，多線切割作為目前硅片切割的主流技術，其是以鋼絲 帶入切縫的金剛砂粒對硅材料進行切磨，此操作產(chǎn)生的切割 力會對脆性硅材料表面產(chǎn)生沖擊作用，同時也提高了大尺寸 超薄硅片切割得困難度。國內(nèi)外許多學者和研究機構對硅片放電切割技術為了 進一步降低大尺寸硅片切割厚度，減少切縫損耗，進行了深 入研究。國外媒體對于低速走絲電火花線切割（lswedm）切 割硅片的技術已經(jīng)有過報道

5、，其中日本岡山大學研制出多線 放電切割原理樣機，采用的是類似于我國高速走絲電火花線 切割（hswedm）方式的技術，原理采用晶體管脈沖電源并以 高熔點鈕絲進行單晶硅棒切割，以去離子水為工作介質的研 究。依據(jù)是用hswedm加工所獲得的硅片總厚度變化（ttv） 和彎曲程度（warp）與多線切割的結果有極高的相似度，取 向生長法形成的單晶硅錠電阻率低（0.01qcm）,使hswedm 用于切割硅錠成為可能。幾年來，國內(nèi)外一些有名大學針對 硅片切割的性質，也做了一些相關方面的研究。比利時魯汶 大學、美國內(nèi)布拉斯加大學均開始探索采用lswedm進行了 硅片切割技術的實驗，結果表明，切縫造成的硅材料損失 大約為