CN102825666B - 一种矫正多晶硅块尺寸的粘接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，针对单侧尺寸不合格硅块的特点（绝大多数尺寸不合格硅块为单侧全部或单侧部分尺寸异常硅块），在硅块粘接工序，采用相对于晶棒定位托盘倾斜定位粘接的方法来处理此类异常硅块，即利用直角三角形斜边永远大于直角边的基本原理，并根据异常硅块的具体尺寸和矫正后的硅片目标尺寸计算得出相对倾斜探出量，然后再进行后续的正常切割加工得到尺寸合格的硅片。

Description

一种矫正多晶硅块尺寸的粘接方法

技术领域

本发明涉及太阳能多晶硅片切割技术领域，特别涉及一种矫正多晶硅块尺寸的粘接方法。

背景技术

目前，整个太阳能多晶硅电池制造行业正处在降低成本，革新各环节加工技术以提高产品竞争力的时期，其中多晶硅片切割领域一直是降低成本的重头戏。在该制造环节的几个主要工艺加工过程为：先由开方设备通过多线切割把整个硅锭加工成若干个端面为正方形的长方体硅块，然后再由研磨设备把硅块表面逐个研磨抛光，最后是粘接工序把加工好的硅块定位粘接在特定托盘上，待胶干后上多线切割机进行切片加工。

正是在硅锭开方和硅块研磨的实际生产环节，偶尔会出现由于多线切割过程中浆料断流或者钢线跳槽，或是在硅块研磨环节，由于操作失误致使单侧研磨量过大所引起的硅块尺寸加工不合格（实际尺寸小于标准尺寸）的事故。这类加工异常发生频率并不高，但是一旦发生所造成的硅块损失就很严重。分析这类硅块的特点，它们无外乎下面这三种情况：

如图1所示，待切割的硅块均为方形，其截面尺寸包括A和B；第一种情况是A和B的双侧尺寸都小于标准；第二种是A或B单侧尺寸全部小于标准；第三种是A或B单侧尺寸部分小于标准；而第一种情况出现的几率非常低，因为在线切割过程中很少有相交的两条钢线同时出现异常的情况，而另外两种情况则较为普遍。

目前，针对这类由于硅块加工异常造成尺寸小于标准要求的不合格硅块，只能采取报废处理，计入硅块损失，而这些不合格硅块只能作为回收硅料重新被用于铸造新硅锭。这显然是一种巨大的浪费，由于硅块除了尺寸异常之外并没有其它任何缺陷，完全可以用于制造硅片，直接报废处理必然带来制造成本的升高。

因此，如何解决在硅块加工环节出现的因加工异常所致硅块损失的问题，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，避免了单侧尺寸不合格硅块直接被报废处理的浪费，大大减少了加工硅块损失量，从而降低了硅片制造成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，用于对实际尺寸小于标准尺寸的硅块进行再加工，取硅块单侧的标准尺寸为C，包括步骤：

1）测量得到不合格硅块的具体尺寸，包括所述硅块的实际长度L和不合格侧的实际尺寸D；

2）在所述硅块单侧部分尺寸不合格的情况下，加工至该尺寸不合格侧的实际尺寸完全统一；否则，直接进入步骤3）；

3）将所述硅块的实际尺寸不合格的一侧朝上，且所述硅块中轴线与所述玻璃板中轴线相交，粘接到所述玻璃板上。

优选的，取所述硅块中轴线与所述玻璃板中轴线间的夹角为b，b=arccos（D/C）。

优选的，取用于粘接所述硅块的玻璃板的宽度为E，合格的硅块正常定位粘接时其顶面对角线与所述玻璃板中轴线的夹角为a，所述不合格硅块定位粘接时探出角距所述玻璃板侧边的间距为X，则

$X=[\sin (a+b)*\sqrt{D^2+L^2}-E]/2$

其中，a=arctg（D/L），b=arccos（D/C）。

优选的，在所述步骤2）中，使用研磨机加工硅块至该尺寸不合格侧的实际尺寸完全统一。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，充分利用硅块被加工成硅片之前在多线切割机内同线网的定位关系特点和直角三角形基本原理，通过调整硅块的定位粘接方向，从而得到单个硅片被拉长的效果，在不影响切割质量的前提下矫正了单侧尺寸不合格硅块的缺陷，这样就避免了此类尺寸不合格硅块直接被报废处理的浪费，大大减少了加工硅块损失量，从而降低了硅片制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的硅块的尺寸示意图；

图2为现有技术中的正常硅块的切割示意图；

图3为本发明实施例的不合格硅块的切割原理示意图；

图4为现有技术中为的正常硅块的切割结构示意图；

图5为本发明实施例的不合格硅块的切割结构示意图；

图6为图5的部分结构放大图。

具体实施方式

本发明公开了一种矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，避免了单侧尺寸不合格硅块直接被报废处理的浪费，大大减少了加工硅块损失量，从而降低了硅片制造成本。

为了更好的理解本发明的技术方案，现将与本案相关的术语解释如下：

多晶：是指彼此间随机取向的小单晶（晶粒），单晶晶胞大小和取向时常发生变化，长程无序的晶体。

多晶硅锭：是指利用专业铸锭炉将特定掺杂工艺配好的硅料通过加热、融化、长晶、退火和冷却的工艺过程所生产出固定尺寸硅锭。

开方：是指利用多线切割技术将大尺寸多晶硅锭切割成特定尺寸硅块的过程。

定位粘接：是指在进行硅块加工成硅片的过程之前为了保证加工定位精度则必须对硅块同定位托盘进行严格的相对位置粘连固定的操作。

多线切割机：是指利用多线切割技术（钢线携带磨料高速运转滚压代加工材料达到精密切割的目的）将开方所得硅块切割成特定尺寸薄硅片的设备。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2-图6，图2和图4分别为现有技术中的正常硅块的切割原理图和结构示意图，开方所得的方形硅块1与玻璃板3轴线重合的粘接在该玻璃板3上，切割线2从垂直方向进行切割，从而得到特定尺寸的薄硅片；

而图3、图5和图6分别为本发明实施例的不合格硅块的切割原理和结构及其部分放大的示意图，这里的不合格硅块1指单侧全部或单侧部分尺寸小于标准尺寸，利用此类硅块1只有单侧尺寸异常的特点，尝试打破常规的硅块中轴线1与切割装置的线网完全垂直的定位关系，而利用斜边永远长于直角边的直角三角形基本原理，人为的定量调整硅块中轴线1同线网的夹角，目的是把切割面拉长，从而最终得到尺寸合格的硅片。

下面结合具体步骤，详细介绍本发明的技术方案。

本发明实施例提供的矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，用于对实际尺寸小于标准尺寸的硅块1进行再加工，取硅块单侧的标准尺寸为C，其核心改进点在于，包括步骤：

S1、测量得到不合格硅块1的具体尺寸，包括硅块1的实际长度L和不合格侧的实际尺寸D；

这里的不合格硅块1指单侧全部或单侧部分尺寸小于标准尺寸。

S2、在硅块1单侧部分尺寸不合格的情况下，加工至该尺寸不合格侧的实际尺寸完全统一；否则，直接进入步骤3；

通过与标准尺寸C的比较，得到不合格硅块1的具体情况，即是单侧尺寸全部异常还是单侧部分尺寸异常，如果是单侧部分尺寸不合格的硅块，需要先通过表面研磨加工使其成为单侧全部尺寸不合格块后，再进行特殊粘接定位处理的工艺方法。

S3、将硅块1的实际尺寸不合格的一侧朝上，且硅块1中轴线与玻璃板3中轴线相交，粘接到玻璃板3上，在这里玻璃板3可以理解为定位托盘，将硅块1不合格侧面与玻璃板3的表面粘合在一起。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，充分利用硅块被加工成硅片之前在多线切割机内同线网的定位关系特点和直角三角形基本原理，通过调整硅块的定位粘接方向，从而得到单个硅片被拉长的效果，在不影响切割质量的前提下矫正了单侧尺寸不合格硅块的缺陷，这样就避免了此类尺寸不合格硅块直接被报废处理的浪费，大大减少了加工硅块损失量，从而降低了硅片制造成本。

具体的，取硅块1中轴线与玻璃板3中轴线间的夹角为b，b=arccos（D/C）。请参阅图5和图6，采用相对于晶棒定位托盘倾斜定位粘接的方法来处理此类异常硅块，即利用直角三角形斜边永远大于直角边的基本原理，再进行正常切割，最终可以得到尺寸合格的薄硅片。

上述夹角b是从理论上确定的，在实际操作中不便于直接通过这样的夹角来进行定位，因此为了进一步优化上述的技术方案，本发明还提供了一种计算方法，得到粘接时的硅块1与其定位托盘玻璃板3的位置关系。

取用于粘接硅块1的玻璃板3的宽度为E，合格的硅块1正常定位粘接时其顶面对角线与玻璃板3中轴线的夹角为a，不合格硅块1定位粘接时探出角距玻璃板3侧边的距离为X，则

$X=[\sin (a+b)*\sqrt{D^2+L^2}-E]/2$

其中，a=arctg（D/L），b=arccos（D/C）。

鉴于在实际生产的过程中，玻璃板3的宽度与硅块1的标准宽度大致相同（玻璃宽度为157mm，硅块的标准宽度为156mm），在正常粘接位置时可以认为硅块1的两侧边与玻璃板3的两侧边是平齐的，因此在上述计算方法中直接带入的是玻璃板3的宽度E，而实际上X就是不合格硅块1定位粘接时顶角与正常粘接位置相比偏移的距离，本领域技术人员可以根据定位托盘设置的具体形式，对该计算方法进行相应的调整，在此不再赘述。

作为优选，在步骤S2中，使用研磨机加工硅块1至该尺寸不合格侧的实际尺寸完全统一。当然，硅块尺寸的加工方式并不仅仅局限于此，在此只是给出了一种常用的实现方式。

综上所述，本发明公开了一种矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，从改变硅块粘接定位方式的角度去思考如何在硅片切割前矫正硅块尺寸小于标准值的问题，使得最终得到的硅片尺寸满足标准尺寸要求。这样一来，就在不影响切割质量的前提下矫正了单侧尺寸不合格硅块的缺陷，避免了此类尺寸不合格硅块直接被报废处理的浪费，大大减少了加工硅块损失量，从而降低了硅片制造成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，用于对实际尺寸小于标准尺寸的硅块(1)进行再加工，取硅块单侧的标准尺寸为C，其特征在于，包括步骤：

1)测量得到不合格硅块(1)的具体尺寸，包括所述硅块(1)的实际长度L和不合格侧的实际尺寸D；

2)在所述硅块(1)单侧部分尺寸不合格的情况下，加工至该尺寸不合格侧的实际尺寸完全统一；否则，直接进入步骤3)；

3)将所述硅块(1)的实际尺寸不合格的一侧朝上，且所述硅块(1)中轴线与切割装置的线网设置方向倾斜，粘接到玻璃板(3)上。

2.根据权利要求1所述的矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，其特征在于，取所述硅块(1)中轴线与所述玻璃板(3)中轴线间的夹角为b，b＝arccos(D/C)。

3.根据权利要求2所述的矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，其特征在于，取用于粘接所述硅块(1)的玻璃板(3)的宽度为E，合格的硅块(1)正常定位粘接时其顶面对角线与所述玻璃板(3)中轴线的夹角为a，所述不合格硅块(1)定位粘接时探出角距所述玻璃板(3)侧边的距离为X，则

$X=[\sin (a+b)*\sqrt{D^2+L^2}-E]/2$

其中，a＝arctg(D/L)，b＝arccos(D/C)。

4.根据权利要求3所述的矫正多晶硅块尺寸的粘接方法，其特征在于，在所述步骤2)中，使用研磨机加工硅块至该尺寸不合格侧的实际尺寸完全统一。