一种高效单晶硅片切割工艺
技术领域
本发明涉及单晶硅片切割技术领域,具体涉及一种高效单晶硅片切割工艺。
背景技术
太阳能作为一种可再生的新能源,越来越引起人们的关注。光伏发电是太阳能利用的一种方式,因其节能和环保的效果,深受广泛的重视。最近几年光伏发电发展迅速,原材料价格不断上涨,如何控制成本成为人们关注的新的热点问题。以致作为太阳能电池的基础材料-硅片,越来越向大尺寸化、薄片话趋势发展。
线切割机以极高的生产效率和出片率广泛应用在超薄大直径太阳能硅片加工领域,硅片在太阳能电池的成本中几乎占了60%,所以利用线切割设备的先进工艺和技术特征来降低硅片制造成本,节约原材料,提高生产效率已成为该领域目前关注的焦点。
切割过程是造成硅片表现缺陷。应力,破损和机械损伤的最主要工序,对太阳能电池性能有很大影响。因此,研究先进的薄片切割工艺,对光伏行业的发展有重要的指导意义。
发明内容
技术目的:针对现有技术单晶切割耗时长,断线率高,切割耗线高的问题,提供了一种高效单晶硅片切割工艺,该工艺简单,易行,耗资少,产品合格率高。
一种高效单晶硅片切割工艺,利用切割机对单晶硅锭进行切片加工,具体包括以下步骤:
步骤1,对硅锭进行常规检查,清洁,备用;
步骤2,将清洁后硅锭固定在导轨上,再推入移动工作台内,确保硅锭导轨的V型槽在切割机中门的左侧,设定切割高度为160-170mm;
步骤3,在切割机的移动工作台的两侧分别放置放线轴和收线轴,同时,在放线轴和收线轴之间布好张力为7-7.5N的金刚线切割线网,所述金刚线切割线网为单层排线,减少金钢线磨损;
步骤4,采用双向走线的方式,对硅锭进行来回切割加工,刚开始切割时,控制送线距离/金刚线运行速度>1mm/移动工作台运行速度,即保证从放线轴的滑轮上引出的金刚线刚触碰金刚线切割线网时,切割方向为从左向右切割,降低硅片TTV或进刀厚薄,当切割深度达到2%时,此时金刚线切割线网全为新线,切割力较强,通过增加设定移动工作台的运行速度,快速切割,降低金钢线磨损状况,当切割深度达到80%时,此时线网磨损较大,线弓较大,降低移动工作台的运行速度,拉平金刚线切割线网,保证切割过程耗时在90min以内;所述移动工作台的运行速度为0.2mm/min -3mm/min,金刚线的运行速度为10m/s-30m/s;金刚线的运行加速度8m/s²;
步骤5,下料,检查硅片切割状况,并将工作区切割的旧线移至收线轴。
作为改进的是,步骤4中金刚线的运行速度在入刀阶段时为10m/s,在加工阶段至切割结束时为30m/s;整个过程均为双向走线,送线总长度大于返线总长度,当切割深度至80%时,送线总长度占切割结束后送线总长度的25%-35%。
作为改进的是,步骤2中切割高度为165mm。
作为改进的是,所述金刚线的线径为52μm。
作为改进的是,所述滑轮为塑料滑轮,降低了滑轮自重,从而使得送回线加减速过程的惯性降低,减少断线的风险。
有益效果:与现有技术相比,本发明提供一种高效单晶硅片切割工艺的优势在于:
1、本发明通过固定硅锭于倾斜方向,低速进刀,计算得出适当的进回线,使得入刀阶段,线网触碰硅锭的方向一致,减少进刀TTV或进刀厚薄,提高硅锭良率(品质);
2、收线轴和放线轴的相邻区域连有工作区,切割之前,将参与切割用线移至工作区,切割时,使用工作区的线切割,因工作区为单层排线(收放线轴金刚线排线为多次排线,一层压一层),切割过程来回送线回线,减少线与线之间的摩擦,降低断线;
3、当切割深度达到在2%时(切割高度的2%),此时线网基本为新线,切割力较强,通过增加设定进给(3mm/min),增加线速(30m/s),增加加速度(8m/s²),快速切割,降低钢线来回送回线次数,减少钢线磨损状况,切割深度达到80%时,此时线弓较大,降低进给收刀,拉平线网。(线弓较大时,钢线产生的纵向力也大,有利于快速切割)。此方法可以降低钢线磨损,从而降低钢线耗线,切片成本得到降低。切割耗时也能得到降低;
4、收放线轴之间的线网连有滑轮(导向作用),原滑轮为铝制,本发明将原先的铝制滑轮替换为塑料滑轮,降低了滑轮自重,从而使得送回线加减速过程的惯性降低,减少断线的风险。金刚线达成率得到提高。(也能降低切片成本)。
附图说明
图1为对比例1的工艺切割所得硅锭的纹路;
图2为本发明工艺切割所得硅锭的纹路。
具体实施方式
切割机型号DW288,仅将铝制滑轮更改为塑料滑轮。
实施例1
一种高效单晶硅片切割工艺,利用切割机对单晶硅锭进行切片加工,具体包括以下步骤:
步骤1,对硅锭进行常规检查,清洁,备用;
步骤2,将清洁后硅锭固定在导轨上,再推入移动工作台内,确保硅锭导轨的V型槽在切割机中门的左侧,设定切割高度为165mm;
步骤3,在切割机的移动工作台的两侧分别放置放线轴和收线轴,同时,在放线轴和收线轴之间布好张力为7.5N的金刚线切割线网,金刚线的运行加速度8m/s²;所述金刚线切割线网为单层排线,减少金钢线磨损;
步骤4,采用双向走线的方式,对硅锭进行来回切割加工,金刚线的运行速度在入刀阶段时为10m/s,在加工阶段至切割结束时为30m/s;整个过程均为双向走线,当切割深度达到2%时,通过增加设定移动工作台的运行速度至3mm/min,快速切割,送线总长度大于返线总长度,当切割深度至80%时,送线总长度占切割结束后送线总长度的30%。当切割深度达到80%后,逐步降低移动工作台的运行速度至0.2mm/min,拉平金刚线切割线网。
步骤5,下料,检查硅片切割状况,并将工作区切割的旧线移至收线轴。
按照上述方法进行切割,整个切割过程耗时在90min,正常流水线生产单晶效率在12刀/天; 硅片纹路宽度2.0mm,平均断线率为2.0%。
实施例2
一种高效单晶硅片切割工艺,利用切割机对单晶硅锭进行切片加工,具体包括以下步骤:
步骤1,对硅锭进行常规检查,清洁,备用;
步骤2,将清洁后硅锭固定在导轨上,再推入移动工作台内,确保硅锭导轨的V型槽在切割机中门的左侧,设定切割高度为165mm;
步骤3,在切割机的移动工作台的两侧分别放置放线轴和收线轴,同时,在放线轴和收线轴之间布好张力为7.5N的金刚线切割线网,金刚线的运行加速度8m/s²;所述金刚线切割线网为单层排线,减少金钢线磨损;
步骤4,采用双向走线的方式,对硅锭进行来回切割加工,金刚线的运行速度在入刀阶段时为10m/s,在加工阶段至切割结束时为30m/s;整个过程均为双向走线,当切割深度达到2%时,通过增加设定平台工作台的运行速度至3mm/min,快速切割,送线总长度大于返线总长度,当切割深度至80%时,送线总长度占切割结束后送线总长度的30%。当切割深度达到80%后,逐步降低移动工作台的运行速度至0.25mm/min,拉平金刚线切割线网。
步骤5,下料,检查硅片切割状况,并将工作区切割的旧线移至收线轴。
按照上述方法进行切割,整个切割过程耗时在85min,正常流水线生产单晶效率在12.5刀/天;硅片纹路宽度2.0mm,平均断线率为2.0%。
实施例3
一种高效单晶硅片切割工艺,利用切割机对单晶硅锭进行切片加工,具体包括以下步骤:
步骤1,对硅锭进行常规检查后,清洁,备用;
步骤2,将清洁后硅锭固定在导轨上,再推入移动工作台内,确保硅锭导轨的V型槽在切割机中门的左侧,设定切割高度为165mm;
步骤3,在切割机的移动工作台的两侧分别放置放线轴和收线轴,同时,在放线轴和收线轴之间布好张力为7.5N的金刚线切割线网,金刚线的运行加速度8m/s²;所述金刚线切割线网为单层排线,减少金钢线磨损;
步骤4,采用双向走线的方式,对硅锭进行来回切割加工,金刚线的运行速度在入刀阶段时为10m/s,在加工阶段至切割结束时为30m/s;整个过程均为双向走线,当切割深度达到2%时,通过增加设定平台工作台的运行速度至3mm/min,快速切割,送线总长度大于返线总长度,当切割深度至80%时,送线总长度占切割结束后送线总长度的28%。当切割深度达到80%后,逐步降低移动工作台的运行速度至0.3mm/min,拉平金刚线切割线网。
步骤5,下料,检查硅片切割状况,并将工作区切割的旧线移至收线轴。
按照上述方法进行切割,整个切割过程耗时在80min,正常流水线生产单晶效率在13刀/天;硅片纹路宽度2.0mm,平均断线率2.0%。
对比例
一种高效单晶硅片切割工艺,包括以下步骤:
第一步,检查硅锭并清洁,同时确认粘好的硅锭导轨V型槽方向。
第二步:将硅锭推入工件台内,设定切割高度为160-170mm,夹紧;
第三步:在放线轴和收线轴之间布好金刚线切割线网,设定切割线网的张力7-7.5N;
第四步:设定运行参数:工作台带动晶棒的运行速度范围为0.2mm/min -2.3mm/min,金刚线的运行速度范围为15m/s-30m/s;金刚线运行加速度6m/s²;
第五步:采用双向走线的方式,对硅锭进行来回切割加工,入刀线速15m/s,加工阶段线速30m/s,工件台最大运行速度2.3mm/min;
第六步:下料,检查硅片切割状况。
工作台带动硅锭的运行速度(进给/抬速)具体为:入刀阶段(线网刚碰触硅锭)工件运行速度1.2mm/min,加工阶段工件运动速度逐步增至2.3mm/min,切割深度至85%后,工件运行速度逐步降低至0.25mm/min。
金刚线的运行速度具体为:入刀阶段金刚线运行速度为15m/s,加工阶段至切割结束金刚线运行速度为30m/s,整个过程均为双向走线。双向走线过程中,送线总长度大于返线总长度,切割深度至85%时,送线总长度占切割结束后送线总长度的45%。
且所述切割高度为165mm,金刚线线径为52μm。
根据是行数切割工艺进行切割,整个切割过程耗时在105min左右,正常流水线生产单晶效率在10.6刀/天; 硅片纹路宽度1.8mm,平均断线率2.5%左右。
从图1和图2上看,本发明切割工艺改善后,硅片纹路变宽(一个纹路代表一来一回送回线,宽度纹路数较少,间接说明整体送回线次数少,切割时间少),硅片切割的效率提高,硅片手感更光滑(这里所述的效率值得是生产效率,因为切割时间短了,所以单机效率高了)。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,本发明的保护范围不限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。