新型结构线锯切割晶体硅片特性研究-中国新能源网.PDF

新型结构线锯切割晶体硅片特性研究 链接：/tech/63477.html 新型结构线锯切割晶体硅片特性研究 摘要：通过双向结构线锯切割晶体硅片试验，分析了切片表面的微观形貌特点，研究了砂浆用量与进给速度对硅片 表面粗糙度(Ra)、总厚度偏差(TTV)、翘曲度的影响大小。结果表明：结构线锯切割晶体硅片表面参数正常，符合检 测标准，为切割效率提高，成本降低开辟了一条新的道路。 1引言 目前，太阳能硅片制造工艺主要流程为：单晶拉直或多晶浇铸—开方—磨面和倒角—硅晶棒切片——清洗—分拣包 装。切片是把硅晶棒变为硅晶片的一道重要工序，其切片质量的好坏直接影响后续加工工序及最终加工质量。目前， 切片的主要方法有两种：一是利用钢线锯高速运行带动悬浮在PEG中的碳化硅磨削晶棒实现切片；二是直接利用钢线 表面镶嵌或电镀有金刚石的金刚线锯磨削晶棒块实现切片。由于第二种切片方式需要对现有设备进行改造，费用昂贵 ，且还需要改进电池片工艺，因此没有广泛推广利用。而第一种工艺也存在切片质量不稳地，成本偏高的缺点，因此 ，如何提高硅片切割质量，降低成本是各个硅片生产厂家迫切需要解决的问题。 本文进行了结构线锯双向切割硅片的实验，分析了切片表面微观形貌特点及形成原因，研究了工艺参数对硅片的表 面粗糙度、总厚度偏差(TTV)、翘曲度与亚表面损伤层厚度(SSD)的影响，并对实验结果进行了分析。 2试验 2.1试验方法 图1瑞士梅耶博格DS264型切片机示意图 本实验选用瑞士梅耶博格DS264型切片机进行双向结构线锯试验。图1为此切割装置的示意图。 2.2实验方案与硅片质量评价 因为结构线锯具有降低砂浆用量，提高切割效率的优点，所以本文实验方案将以砂浆用量和切割进给进行两因子两 水平进行试验。试验后检测硅片厚度和表面粗糙，以及切割后钢线锯和碳化硅磨损值，并与直钢线锯切割进行对比分 析。 加工参数与切割条件如表1所示。使用基恩士3D扫描显微镜观察切割的硅片表面形貌；利用蔡司电子显微镜观查碳 化硅形貌；采用TR200型表面粗糙度测量仪沿工件进给方向测量硅片的表面线痕深度(Rt值)；采用WA-200硅片厚度电 阻率测试仪测量硅片厚度差值(TTV值)；采用EXPLOIT塞尺测量硅片翘曲度。 表1结构线锯切割条件与加工参数 新型结构线锯切割晶体硅片特性研究 链接：/tech/63477.html 3结果与讨论 3.1切割硅片表面形貌分析 图2是分别采用不同切割条件切割的硅片表面形貌图。由图可知，硅片表面存在凹槽和损伤层。原因是钢线锯和硅 锭同时挤压碳化硅，产生较大的摩擦力，形成碳化硅磨削切割硅锭造成。结构线锯切割产生的凹槽和损伤层与直钢线 锯切割硅片相比没有太大差别，不需要对后续太阳电池片的生产工艺进行调整，更不会对硅片效率产生影响。 图2结构线锯切割硅片表面的3D形貌 3.2砂浆用量对硅片Rt和TTV的影响 众所周知，砂浆用量的减少，将导致切割硅片质量波动，甚至会增大断线风险。而断线的主要原因是硅粉导致砂浆 粘度上升，碳化硅无法进入切割区域，钢线磨损增大产生断线。 图3为不同砂浆用量切割硅片（左为：330kg，右为270kg）。 上图为结构线锯在不同砂浆用量下切割的硅片照片，由图可知，硅片表面没有异常线痕。检测硅片表面Rt和TTV值 新型结构线锯切割晶体硅片特性研究 链接：/tech/63477.html -10.25微米之间，TTV值在4.25-6.23微米之间。Rt值和TTV值随着砂浆用量降低而略有增加，但是最高不超过11，符合 A类片标准。 3.3进给速度对硅片Rt和TTV的影响 众所周知，切割进给速度将加大对钢线的压力，提高切割效率的同时，也增加了断线的风险。而断线的主要原硅锭 对钢线的压力加大，摩擦力增加，钢线磨损加大，超出了钢线承受范围导致断线。 图4不同进给速度切割的放大硅片(左为经给0.31mm/min，右为进给：0.34mm/min) 进给速度略有增加。即进给速度增加，结构线锯也能切割出满足质量要求的硅片。 3.4锯切工艺参数对硅片翘曲度的影响 硅片的翘曲会导致在后续电池片上产过程中产生碎