CN106363542A - 一种多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成本较低且能够形成较好绒面的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置。该去除装置，包括支架、无头皮带、主动轮、从动轮，无头皮带绕过主动轮、从动轮并被主动轮和从动轮绷紧，无头皮带水平设置且在位于上层的无头皮带和位于下层的无头皮带之间设置有支撑平台，支撑平台的上表面为光滑的平面，所述位于上层的无头皮带与支撑平台的上表面相接触，所述支撑平台的上方设置有喷砂装置，利用该喷砂装置可以有效去除的多晶硅片表面金刚线切割损伤层，保证最后得到的硅片绒面均匀、反射率低，绒面质量较好，而且，该装置可以实现流水化作业，效率较高，可以大大降低多晶硅片的生产成本。适合在硅片加工技术领域推广应用。

Description

一种多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置

技术领域

本发明涉及硅片加工技术领域，尤其是一种多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置。

背景技术

目前在光伏领域多晶硅硅片的切割主要采用砂浆多线切割技术，但是该技术存在切割效率低、加工成本高、废砂浆排放污染大等问题。相比之下，固体磨料金刚石线锯切割(简称金刚线切割)技术具有切割效率高、加工成本低和环境污染小等优点，受到了越来越多的关注，有望成为晶体硅等硬脆材料切片技术的未来发展方向。

由于金刚线切割的切割原理与砂浆多线切割的切割原理不同，两种切割工艺得到的硅片表面的形貌存在很大差异。砂浆多线切割的硅片表面主要以脆性破碎断裂形貌为主，酸制绒后硅片表面形成蠕虫状凹坑。而金刚线切割的硅片表面同时存在脆性破碎断裂区域(占比小)和塑性磨削区域(占比大)，即损伤层，酸制绒后原来的脆性破碎断裂区域形成蠕虫状凹坑，反射率较低；而塑性磨削区域却形成很浅的近似圆形的凹坑，反射率高，同时凹坑沿切割方向排列，肉眼可看到明显的切割纹。目前太阳能电池生产过程中，金刚线切割后的硅片表面形成的损伤层厚度为4-7um，采用酸碱腐蚀无法有效去除损伤层形成较好的绒面，如果采用金属催化化学腐蚀(MCCE)，工艺流程复杂，成本级高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低且能够形成较好绒面的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置，包括支架、无头皮带、主动轮、从动轮，所述主动轮、从动轮通过轴承固定在支架上，所述无头皮带绕过主动轮、从动轮并被主动轮和从动轮绷紧，所述支架上连接有用于驱动主动轮转动的驱动电机，所述无头皮带水平设置且在位于上层的无头皮带和位于下层的无头皮带之间设置有支撑平台，所述支撑平台的通过支撑杆固定在支架上，所述支撑平台的上表面为光滑的平面，所述位于上层的无头皮带与支撑平台的上表面相接触，所述支撑平台的两个端面为内凹的弧面，所述支撑平台的上方设置有喷砂装置，所述喷砂装置包括导料管、N个喷砂头，N为偶数，所述导料管的前端连接有料斗，所述导料管上连接气管，所述气管的一端连接有空气压缩机，另一端为出气口且出气口与导料管连通，所述气管内的气体从出气口喷出时的方向与导料管的中心轴线之间的夹角小于90°,所述气管内气体的压力为0.05-0.1个标准大气压，所述N个喷砂头沿无头皮带的移动方向依次设置，砂从喷砂头喷出后喷在无头皮带上的区域为喷砂区域，所述相邻的两个喷砂头在无头皮带上的喷射区域无缝连接；

所述导料管的末端连接有一个第一级喷砂管，所述第一级喷砂管的末端连接有两个第二级喷砂管，一个第一级喷砂管与两个第二级喷砂管组成“人”字形结构，每个第二级喷砂管末端连接有两个第三级喷砂管，一个第二级喷砂管与两个第三级喷砂管组成“人”字形结构，依次类推，第三级喷砂管的末端连接有第四级喷砂管，第四级喷砂管的末端连接有第五级喷砂管，…，第n-1级喷砂管的末端连接有第n级喷砂管，n≥2，第n级喷砂管的数量与喷砂头的数量相同，每个第n级喷砂管的末端都与一个喷砂头相连，并且第n-1级喷砂管的内径是第n级喷砂管内径的两倍；

所述支架上设置有用于输送硅片的多个输送滚轮，相邻的输送滚轮之间通过传动机构相连，靠近从动轮的输送滚轮与从动轮之间通过传动机构相连，所述无头皮带、多个输送滚轮沿位于上层的无头皮带的运行方向依次设置，且每个输送滚轮的最高位置与位于上层的无头皮带的上表面位于同一水平面，所述输送滚轮的上方设置有两个限位滚轮，两个限位滚轮与下方的其中两个相邻的输送滚轮一一对应，限位滚轮与输送滚轮之前的间隙宽度与硅片的厚度相匹配，两个限位滚轮之间以及与两个限位滚轮对应的输送滚轮之间均设置有气刀发生装置，所述气刀发生装置产生的气刀吹向限位滚轮与输送滚轮之间的硅片。

进一步的是，所述主动轮、从动轮沿无头皮带的运行方向依次设置，所述从动轮的外侧下方设置有气刀发生装置，所述气刀发生装置的产生的气刀斜向上吹向无头皮带。进一步的是，所述气刀发生装置包括喷管，所述喷管的两端密封，所述喷管水平设置且垂直于无头皮带的运行方向，所述喷管朝向下方的表面沿轴向方向开有气刀缝隙，所述喷管上连接有进气管，进气管的另一端连接有空气压缩机。

进一步的是，所述气刀缝隙上连接有具有夹层空间的导流夹板，所述导流夹板与竖直方向的夹角大于0度且小于90度，所述气刀沿导流夹板的夹层空间喷出的方向与硅片的移动方向之前的夹角大于90度。

进一步的是，所述料斗位于输送滚轮下方，且从动轮位于料斗上方。

进一步的是，所述料斗内设置有导料板，所述导料板的一端延伸至料斗的出料口，一端延伸至料斗边缘。

进一步的是，所述气管内气体的压力为0.08个标准大气压。

本发明的有益效果是：本发明所述的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置的工作原理如下：首先，启动驱动电机，驱动电机带动主动轮转动，主动轮带动无头皮带转动，然后将进行喷砂处理的硅片放置在无头皮带上，硅片在无头皮带的带动下移动，硅片在移动的过程中，空气压缩机中的压缩空气沿气管进入导料管中，压缩空气在导料管中移动时会将料斗中的砂吸入导料管内并在压缩空气的裹带下沿导料管进入第一级喷砂管中，接着一分为二进入第二级喷砂管中，再一分为二进而第三级喷砂管中，依次类推，直至进入每一个喷砂头内，由于第n-1级喷砂管的内径是第n级喷砂管内径的两倍，因此，上一级喷砂管内的砂在一分为二后，可以基本平分的进入下一级喷砂管内，从而保证最后从每个喷砂头喷出的砂都能够近乎均匀一致，使得整个喷砂过程中喷射在硅片表面的砂都近乎均匀一致，同时由于相邻的两个喷砂头在无头皮带上的喷射区域无缝连接；因此，硅片在无头皮带表面运动时，始终会有砂喷向硅片表面，不会出现间断，保证喷砂工序的连续进行，当硅片从无头皮带一端移动至另一端时，硅片在无头皮带的惯性带动下进入输送滚轮，硅片在输送滚轮的带动下继续向前移动，当硅片移动至输送滚轮至限位滚轮之间时，气刀发生装置产生的气刀吹向硅片，将硅片两个表面残留的砂子吹掉，最后将吹干净的硅片收集起来即可，利用该喷砂装置可以有效去除的多晶硅片表面金刚线切割损伤层，保证最后得到的硅片绒面均匀、反射率低，绒面质量较好，而且，该装置可以实现流水化作业，效率较高，可以大大降低多晶硅片的生产成本。

附图说明

图1本发明所述多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置的结构示意图；

图中标记说明：支架1、无头皮带2、主动轮3、从动轮4、驱动电机5、支撑平台6、喷砂装置7、导料管701、喷砂头702、料斗703、气管704、空气压缩机705、第一级喷砂管706、第二级喷砂管707、第三级喷砂管708、第四级喷砂管709、输送滚轮8、限位滚轮9、气刀发生装置10、喷管1001、气刀缝隙1002、进气管1003、导流夹板1004、导料板11。

具体实施方式

如图1所示，该多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置，包括支架1、无头皮带2、主动轮3、从动轮4，所述主动轮3、从动轮4通过轴承固定在支架1上，所述无头皮带2绕过主动轮3、从动轮4并被主动轮3和从动轮4绷紧，所述支架1上连接有用于驱动主动轮3转动的驱动电机5，所述无头皮带2水平设置且在位于上层的无头皮带2和位于下层的无头皮带2之间设置有支撑平台6，所述支撑平台6的通过支撑杆固定在支架1上，所述支撑平台6的上表面为光滑的平面，所述位于上层的无头皮带2与支撑平台6的上表面相接触，所述支撑平台6的两个端面为内凹的弧面，所述支撑平台6的上方设置有喷砂装置7，所述喷砂装置7包括导料管701、N个喷砂头702，N为偶数，所述导料管701的前端连接有料斗703，所述导料管701上连接气管704，所述气管704的一端连接有空气压缩机705，另一端为出气口且出气口与导料管701连通，所述气管704内的气体从出气口喷出时的方向与导料管701的中心轴线之间的夹角小于90°,所述气管704内气体的压力为0.05-0.1个标准大气压，所述N个喷砂头702沿无头皮带2的移动方向依次设置，砂从喷砂头702喷出后喷在无头皮带2上的区域为喷砂区域，所述相邻的两个喷砂头702在无头皮带2上的喷射区域无缝连接；

所述导料管701的末端连接有一个第一级喷砂管706，所述第一级喷砂管706的末端连接有两个第二级喷砂管707，一个第一级喷砂管706与两个第二级喷砂管707组成“人”字形结构，每个第二级喷砂管707末端连接有两个第三级喷砂管708，一个第二级喷砂管707与两个第三级喷砂管708组成“人”字形结构，依次类推，第三级喷砂管708的末端连接有第四级喷砂管709，第四级喷砂管709的末端连接有第五级喷砂管，…，第n-1级喷砂管的末端连接有第n级喷砂管，n≥2，第n级喷砂管的数量与喷砂头702的数量相同，每个第n级喷砂管的末端都与一个喷砂头702相连，并且第n-1级喷砂管的内径是第n级喷砂管内径的两倍；

所述支架1上设置有用于输送硅片的多个输送滚轮8，相邻的输送滚轮8之间通过传动机构相连，靠近从动轮4的输送滚轮8与从动轮4之间通过传动机构相连，所述无头皮带2、多个输送滚轮8沿位于上层的无头皮带2的运行方向依次设置，且每个输送滚轮8的最高位置与位于上层的无头皮带2的上表面位于同一水平面，所述输送滚轮8的上方设置有两个限位滚轮9，两个限位滚轮9与下方的其中两个相邻的输送滚轮8一一对应，限位滚轮9与输送滚轮8之前的间隙宽度与硅片的厚度相匹配，两个限位滚轮9之间以及与两个限位滚轮9对应的输送滚轮8之间均设置有气刀发生装置10，所述气刀发生装置10产生的气刀吹向限位滚轮9与输送滚轮8之间的硅片。

本发明所述的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置的工作原理如下：首先，启动驱动电机5，驱动电机5带动主动轮3转动，主动轮3带动无头皮带2转动，然后将进行喷砂处理的硅片放置在无头皮带2上，硅片在无头皮带2的带动下移动，硅片在移动的过程中，空气压缩机705中的压缩空气沿气管704进入导料管701中，压缩空气在导料管701中移动时会将料斗703中的砂吸入导料管701内并在压缩空气的裹带下沿导料管701进入第一级喷砂管706中，接着一分为二进入第二级喷砂管707中，再一分为二进而第三级喷砂管708中，依次类推，直至进入每一个喷砂头702内，由于第n-1级喷砂管的内径是第n级喷砂管内径的两倍，因此，上一级喷砂管内的砂在一分为二后，可以基本平分的进入下一级喷砂管内，从而保证最后从每个喷砂头702喷出的砂都能够近乎均匀一致，使得整个喷砂过程中喷射在硅片表面的砂都近乎均匀一致，同时由于相邻的两个喷砂头702在无头皮带2上的喷射区域无缝连接；因此，硅片在无头皮带2表面运动时，始终会有砂喷向硅片表面，不会出现间断，保证喷砂工序的连续进行，当硅片从无头皮带2一端移动至另一端时，硅片在无头皮带2的惯性带动下进入输送滚轮8，硅片在输送滚轮8的带动下继续向前移动，当硅片移动至输送滚轮8至限位滚轮9之间时，气刀发生装置10产生的气刀吹向硅片，将硅片两个表面残留的砂子吹掉，最后将吹干净的硅片收集起来即可，利用该喷砂装置7可以有效去除的多晶硅片表面金刚线切割损伤层，保证最后得到的硅片绒面均匀、反射率低，绒面质量较好，而且，该装置可以实现流水化作业，效率较高，可以大大降低多晶硅片的生产成本。

所述主动轮3、从动轮4沿无头皮带2的运行方向依次设置，当无头皮带2从主动轮3运行到从动轮4后，需要将位于从动轮4处的无头皮带2上的砂子清理掉，为了将无头皮带2表面的砂子清理干净，所述从动轮4的外侧下方设置有气刀发生装置10，所述气刀发生装置10的产生的气刀斜向上吹向无头皮带2。利用气刀发生装置10的产生的气刀将无头皮带2表面的砂子吹落，以免影响后面硅片的喷砂作业。

在上述实施方式中，所述气刀发生装置10可以采用现有的喷气装置实现，为了将硅片表面残留的砂子彻底吹走，本发明提供了一种优选的方式，所述气刀发生装置10包括喷管1001，所述喷管1001的两端密封，所述喷管1001水平设置且垂直于无头皮带2的运行方向，所述喷管1001的表面沿轴向方向开有气刀缝隙1002，所述喷管1001上连接有进气管1003，进气管1003的另一端连接有空气压缩机705。该气刀发生装置10喷出的气刀为一个连续的面，可以保证硅片所有的地方都被气刀吹到，可以保证硅片表面的砂子能够被彻底吹走。

为了避免吹起的砂子再度落到硅片表面，所述气刀缝隙1002上连接有具有夹层空间的导流夹板1004，所述导流夹板1004与竖直方向的夹角大于0度且小于90度，所述气刀沿导流夹板1004的夹层空间喷出的方向与硅片的移动方向之前的夹角大于90度。这样气刀斜着吹向硅片避免，将硅片表面的砂子吹向硅片移动方向的后方，从而彻底避免吹起的砂子再度落到硅片表面，从而保证硅片表面不会再残留砂子。

另外，为了实现粉状物料的回收利用，，所述料斗703位于输送滚轮8下方，且从动轮4位于料斗703上方。硅片表面残留的啥子被吹落后会落入料斗703内，同时无头皮带2表面的砂子被吹落后也会落入料斗703内，使得砂子能够被重复利用，节约成本。所述砂子的目数为80-1500目，所述砂子的目数优选为200目，所述无头皮带2运行一圈的时间大概为10-50秒，优选的时间为5-15秒。所述砂子为石英砂、碳化硅、金刚砂、刚玉中任意一种或几种的混合物。

为了使料斗703内的砂子能够充分被吸入导料管701，所述料斗703内设置有导料板11，所述导料板11的一端延伸至料斗703的出料口，一端延伸至料斗703边缘。这样砂子会沿着导料板11滑落至出料口从而被导料管701吸入。

为了保证喷砂制绒的效果，所述气管704内气体的压力优选为0.08个标准大气压。

Claims (7)

1.一种多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置，其特征在于：包括支架(1)、无头皮带(2)、主动轮(3)、从动轮(4)，所述主动轮(3)、从动轮(4)通过轴承固定在支架(1)上，所述无头皮带(2)绕过主动轮(3)、从动轮(4)并被主动轮(3)和从动轮(4)绷紧，所述支架(1)上连接有用于驱动主动轮(3)转动的驱动电机(5)，所述无头皮带(2)水平设置且在位于上层的无头皮带(2)和位于下层的无头皮带(2)之间设置有支撑平台(6)，所述支撑平台(6)的通过支撑杆固定在支架(1)上，所述支撑平台(6)的上表面为光滑的平面，所述位于上层的无头皮带(2)与支撑平台(6)的上表面相接触，所述支撑平台(6)的两个端面为内凹的弧面，所述支撑平台(6)的上方设置有喷砂装置(7)，所述喷砂装置(7)包括导料管(701)、N个喷砂头(702)，N为偶数，所述导料管(701)的前端连接有料斗(703)，所述导料管(701)上连接气管(704)，所述气管(704)的一端连接有空气压缩机(705)，另一端为出气口且出气口与导料管(701)连通，所述气管(704)内的气体从出气口喷出时的方向与导料管(701)的中心轴线之间的夹角小于90°,所述气管(704)内气体的压力为0.05-0.1个标准大气压，所述N个喷砂头(702)沿无头皮带(2)的移动方向依次设置，砂从喷砂头(702)喷出后喷在无头皮带(2)上的区域为喷砂区域，所述相邻的两个喷砂头(702)在无头皮带(2)上的喷射区域无缝连接；

所述导料管(701)的末端连接有一个第一级喷砂管(706)，所述第一级喷砂管(706)的末端连接有两个第二级喷砂管(707)，一个第一级喷砂管(706)与两个第二级喷砂管(707)组成“人”字形结构，每个第二级喷砂管(707)末端连接有两个第三级喷砂管(708)，一个第二级喷砂管(707)与两个第三级喷砂管(708)组成“人”字形结构，依次类推，第三级喷砂管(708)的末端连接有第四级喷砂管(709)，第四级喷砂管(709)的末端连接有第五级喷砂管，…，第n-1级喷砂管的末端连接有第n级喷砂管，n≥2，第n级喷砂管的数量与喷砂头(702)的数量相同，每个第n级喷砂管的末端都与一个喷砂头(702)相连，并且第n-1级喷砂管的内径是第n级喷砂管内径的两倍；

所述支架(1)上设置有用于输送硅片的多个输送滚轮(8)，相邻的输送滚轮(8)之间通过传动机构相连，靠近从动轮(4)的输送滚轮(8)与从动轮(4)之间通过传动机构相连，所述无头皮带(2)、多个输送滚轮(8)沿位于上层的无头皮带(2)的运行方向依次设置，且每个输送滚轮(8)的最高位置与位于上层的无头皮带(2)的上表面位于同一水平面，所述输送滚轮(8)的上方设置有两个限位滚轮(9)，两个限位滚轮(9)与下方的其中两个相邻的输送滚轮(8)一一对应，限位滚轮(9)与输送滚轮(8)之前的间隙宽度与硅片的厚度相匹配，两个限位滚轮(9)之间以及与两个限位滚轮(9)对应的输送滚轮(8)之间均设置有气刀发生装置(10)，所述气刀发生装置(10)产生的气刀吹向限位滚轮(9)与输送滚轮(8)之间的硅片。

2.如权利要求1所述的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置，其特征在于：所述主动轮(3)、从动轮(4)沿无头皮带(2)的运行方向依次设置，所述从动轮(4)的外侧下方设置有气刀发生装置(10)，所述气刀发生装置(10)的产生的气刀斜向上吹向无头皮带(2)。

3.如权利要求2所述的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置，其特征在于：所述气刀发生装置(10)包括喷管(1001)，所述喷管(1001)的两端密封，所述喷管(1001)水平设置且垂直于无头皮带(2)的运行方向，所述喷管(1001)的表面沿轴向方向开有气刀缝隙(1002)，所述喷管(1001)上连接有进气管(1003)，进气管(1003)的另一端连接与空气压缩机(705)相连。

4.如权利要求3所述的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置，其特征在于：所述气刀缝隙(1002)上连接有具有夹层空间的导流夹板(1004)，所述导流夹板(1004)与竖直方向的夹角大于0度且小于90度，所述气刀沿导流夹板(1004)的夹层空间喷出的方向与硅片的移动方向之前的夹角大于90度。

5.如权利要求4所述的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置，其特征在于：所述料斗(703)位于输送滚轮(8)下方，且从动轮(4)位于料斗(703)上方。

6.如权利要求5所述的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置，其特征在于：所述料斗(703)内设置有导料板(11)，所述导料板(11)的一端延伸至料斗(703)的出料口，一端延伸至料斗(703)边缘。

7.如权利要求6所述的多晶硅片表面金刚线切割损伤层的去除装置，其特征在于：所述气管(704)内气体的压力为0.08个标准大气压。