CN102285011A - 一种使用金刚石线切割的太阳能级多晶硅片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用金刚石线切割的太阳能级多晶硅片的方法，多晶硅棒经过开方、磨削和研磨加工后进行粘棒，通过粘棒将多晶硅棒加压固定在树脂条上，再将树脂条固定在粘料板上，再将粘料板连同多晶硅棒放入工作舱内，切割液预热并在工作舱循环工作，进行金刚石线切割成多晶硅片，将多晶硅片倒置于脱胶设备上进行脱胶，再用超声波进行清洗，再进行甩干制造而成。本发明多晶硅片面上不会产生云哚式的切痕，提高了多晶硅片的光电转化效率，金刚石线切割速度快，切割的多晶硅片尺寸精度高，误差小，产品合格率达到95%以上。切割产生的硅粉可以回收利用，节约了宝贵的硅资源。

Description

一种使用金刚石线切割的太阳能级多晶硅片的方法

技术领域

本发明涉及一种使用金刚石线切割的太阳能级多晶硅片及其切割方法。

背景技术

太阳能多晶硅片用于太阳能电池，多晶硅棒经线切割机加工成硅片。单晶硅和多晶硅的区别主要在于内部晶粒取向，如长成晶面取向相同的晶粒，则为单晶硅；反之则为多晶硅。目前切割多晶硅片普遍采用NTC、MB、HTC进行，采用游离式砂浆切割工艺，因多晶硅内部存在杂质，在切割过程中容易造成断线，导致优良率较低；且游离式砂浆切割由于大量使用碳化硅，难以回收利用，造成严重的环境污染；硅粉难以回收，浪费了宝贵的硅资源；切割效率比较低，另外，硅片表面也存在大量的损失层，影响了电池片的性能。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于，针对现有多线切割机加工太阳能多晶硅棒工艺存在的上述缺陷，采用金刚石线切割技术，在保证切割效果的前提下，降低切割成本，提升切割效率，减少对环境的影响程度。

本发明是通过这样的技术方案实现的，一种使用金刚石线切割的太阳能级多晶硅片的工艺方法是：先用多晶硅棒经过开方、磨削和研磨加工后进行粘棒，通过粘棒将多晶硅棒加压固定在树脂条上，再将树脂条固定在粘料板上，固化后再将粘料板连同多晶硅棒放入工作舱内，切割液预热并在工作舱循环工作，而后进行金刚石线切割成多晶硅片，将多晶硅片倒置于脱胶设备上进行脱胶，再用超声波进行清洗，再进行甩干制造而成。

所述金刚石线专用切割液由19～59%的聚乙二醇、40.5～80.5%的纯水、0.05～0.2%wt的防锈剂、0.05～0.2%wt的乳化剂和0.3～0.5%wt的消泡剂经低速搅拌缸进行搅拌2小时混合而成。

本发明所述方法具体步骤是：

（1）多晶硅棒经过开方、磨削和研磨加工后进行粘棒，

（2）粘棒：多晶硅棒在粘接前，对多晶硅棒表面进行处理，使用无水乙醇擦拭多晶硅棒，粘接剂使用美国AB胶进行多晶硅棒粘接，连接材料使用树脂条，在胶固化的过程中使用5-10kg加压砝码对多晶硅棒加压，排出多余的胶并使其固化；加压0.5-3小时后，再将树脂条固定在粘料板上，固化 6小时后，再将粘料板连同多晶硅棒放入工作舱内切割，

（3）切割预热，切割前将金刚石线切割液在切割工作舱内进行循环加热，并使用300-500m/min的速度进行金刚石线往复试运行，使切割环境达到稳定状况，加热时间为2小时，

（4）切割：切割工艺设定，使用直径138-150um金刚石线，在15-23N的预加张力作用下，线速度 800～1200m/min，工作台下降速度在 0.3～0.8mm/min，     

（5）下料：多晶硅棒切割完毕后，关闭金刚石线切削液，将多晶硅片取下，

（6）去胶：将多晶硅片倒悬于脱胶设备上，进行15～20分钟脱胶，

（7）清洗：使用超声清洗，清洗过程中多晶硅片在清洗槽中上下抛动，进行多晶硅片表面的清洗，而后放入甩干机内进行甩干。

金刚石线切割的多晶硅片表面质量：

线痕深度小于15um，无裂纹，无孔洞，无明显um色差，每片上边缘崩边缺口数小于2个、最大宽度小于0.5um，深度小于0.3。

由金刚石线切割技术切割成的多晶硅片主要指标如下：

（1）多晶硅片厚度及允许偏差：

表格                                                 金刚石线切割多晶硅片厚度及允许偏差

单位：um

（2）直径及允许偏差：

表格2  金刚石线切割多晶硅片尺寸

单位：mm

（3）硅片的电性能参数、晶向偏离等指标参照国家相关标准。

本发明采用金刚石线切割机进行多晶硅片切割，具有如下明显效果：

1、金刚石颗粒持续粘附在金刚石线表面，快速随金刚石摩擦多晶硅棒表面，利用金刚石颗粒的坚硬特性和锋利菱角将硅棒逐步截断，切割的多晶硅片面上不会产生云哚式的切痕，提高了多晶硅片的光电转化效率

2、金刚石线切割速度快，切割速度为传统切割设备的2.5倍左右；

3、切割的多晶硅片尺寸精度高，误差小，产品合格率达到95%以上。

4、切割产生的硅粉可以回收利用，节约了宝贵的硅资源。

5、改变了传统游离砂浆切割高污染、高耗能的问题，生产过程真正实现绿色生产。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，结合实施例详细描述本发明：

所用金刚石线为直径150um金刚石线，所用槽轮槽距为345um，金刚石线切割机型号Takatori MWS4450D；原料为125*125太阳能多晶方棒，以下为使用金刚石线切割机进行硅片切割的生产方法及具体工艺：

（1）多晶硅棒经过开方、磨削和研磨加工后进行粘棒，

（2）粘棒：多晶硅棒在粘接前，对多晶棒表面进行处理，使用无水乙醇擦拭多晶硅棒粘接表面，粘接剂使用美国AB胶，连接材料使用树脂条，在胶固化的过程中使用5～10kg加压砝码对多晶硅棒加压，排出多余的胶；加压0.5～3小时后，再将多晶方棒固定在树脂条上，树脂条固定在粘料板上，固化 6小时后，将粘料板连同多晶硅棒放入工作舱内切割，

（3）切割预热，切割前金刚石线切割液在切割工作舱内进行循环加热，并使用350m/min的速度进行钢线往复试运行，使切割环境达到稳定状况。预热时间为2小时，

（4）切割：切割工艺设定，使用直径150um金刚石线，在15～23N的预加张力作用下，线速度1000m/min，工作台下降速度在0.5 mm/min，

（5）下料：多晶硅棒切割完毕后，关闭切削液供给，打开切割舱门，确认多晶夺棒是否切割完全，启动慢速抬升按钮，确认金刚石线是否夹线，多晶硅片完全与金刚石线脱离后，按快速抬升按钮，工作台复位到原点，将多晶硅片使用下料车取下；

（6）去胶：切下后的多晶硅片倒悬于脱胶设备上，15～20分钟脱胶完毕；

（7）清洗：使用超声清洗的方法，每个工位超声清洗时间为5分钟，清洗过程中硅片在清洗槽中上下抛动，进行多晶硅片表面的清洗，而后放入温度为100-140℃的甩干机中甩干5-10分钟。

Claims (2)

1.一种使用金刚石线切割的太阳能级多晶硅片的方法，其特征在于：先用多晶硅棒经过开方、磨削和研磨加工后进行粘棒，通过粘棒将多晶硅棒加压固定在树脂条上，再将树脂条固定在粘料板上，固化后再将粘料板连同多晶硅棒放入工作舱内，切割液预热并在工作舱循环工作，而后进行金刚石线切割成多晶硅片，将多晶硅片倒置于脱胶设备上进行脱胶，再用超声波进行清洗，再进行甩干制造而成。

2. 根据权利要求1所述的一种使用金刚石线切割的太阳能级多晶硅片的方法，其特征在于：所述方法步骤是：

（1）多晶硅棒经过开方、磨削和研磨加工后进行粘棒，

（2）粘棒：多晶硅棒在粘接前，对多晶硅棒表面进行处理，使用无水乙醇擦拭多晶硅棒，粘接剂使用美国AB胶进行多晶硅棒粘接，连接材料使用树脂条，在胶固化的过程中使用5-10kg加压砝码对多晶硅棒加压，排出多余的胶并使其固化；加压0.5-3小时后，再将树脂条固定在粘料板上，固化 6小时后，再将粘料板连同多晶硅棒放入工作舱内切割，

（3）切割预热，切割前将金刚石线切割液在切割工作舱内进行循环加热，并使用300-500m/min的速度进行金刚石线往复试运行，使切割环境达到稳定状况，加热时间为2小时，

（4）切割：切割工艺设定，使用直径138-150um金刚石线，在15-23N的预加张力作用下，线速度 800～1200m/min，工作台下降速度在 0.3～0.8mm/min，     

（5）下料：多晶硅棒切割完毕后，关闭金刚石线切削液，将多晶硅片取下，

（6）去胶：将多晶硅片倒悬于脱胶设备上，进行15～20分钟脱胶，

（7）清洗：使用超声清洗，清洗过程中多晶硅片在清洗槽中上下抛动，进行多晶硅片表面的清洗，而后放入甩干机内进行甩干。