CN110978303A - 一种提高单晶硅棒利用率的切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高单晶硅棒利用率的切割方法，在原有切割210mm的开方线网之外，再添加一套向外扩展20mm的切割线网；切割后，将产生210mm边长的方棒和4块厚度为20mm带有圆弧边的单晶板坯，以及4块厚度约25mm的圆拱形单晶边皮；将多个单晶板坯使用水溶胶粘合后，使用金刚线截断机进行裁边，修正为厚度20mm、边长158mm、长度等于圆棒的长方形单晶板坯。本发明切割方法，可以提高单晶圆棒切割后可利用部分晶体的体积占比，提高单晶硅棒有效利用率，大大节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高单晶硅棒利用率的方法，属于光伏级单晶硅生产技术领域。
背景技术
随着金刚线切片大规模应用，以及PERC、HIT等高效电池技术的应用，单晶硅片由于其缺陷少、体少子寿命高、品质稳定等优势，逐渐成为光伏电池的主要基体材料。
目前应用于光伏电池的单晶硅片由提拉法单晶圆棒经过切方后使用金刚线切割而来。圆棒经过切方产生的边皮料，经过清洗后作为循环料回用，使用于切割硅片的晶体(方棒或准方棒)占比仅有60％-70％，30～40％的单晶材料成为边皮废料。
单晶圆棒的拉制需要消耗大量的电能、惰性气体、高纯石墨材料构成的热场、炉台设备等，造成圆棒(或单晶硅片)非硅成本高，占目前单晶硅片成本的25％左右。占比30～40％边皮料不用用于生产硅片，不仅造成生产成本的提升，也提高了单晶硅片的碳足迹消耗，不利于环保。
前单晶硅片的主流规格，边长157～166mm，需要单晶圆棒直径200～230mm，边皮直边长度157～166mm，切厚度较薄，不利于切割使用，一般清洗后再次投炉使用。
随着电池技术的发展，现使用圆棒直径300mm，由金刚线垂直交叉构成开方线网，切割边长210mm的方单晶硅片。四周产生4片截面为圆形拱边皮料，弦长为210mm，拱高约45mm。若以158mm为边长，在截面内取长方形截面，则长方形的短边(有效厚度)在20mm以上，以目前金刚线的切割能力，可生产硅片75片左右，则每158mm高度圆棒将产出约300片158mm尺寸的硅片。为达成以上目标，需要在单晶圆棒切割时采用不同于以往的方案。
发明内容
本发明的目的就是提供一种切割方法，提高单晶硅棒的利用率。
本发明具体采用如下技术方案：
在将直径300mm单晶圆棒切割成边长210mm方棒时，在原有切割210mm的开方线网之外(内线网)，再添加一套向外扩展20mm的切割线网(外线网)。对圆棒切割开方后的，将产生210mm边长的方棒，和4块厚度为20mm的单晶板坯，以及4块厚度约25mm的圆拱形单晶边皮。
产生的4块厚度20mm的单晶板坯，带有圆弧边。将多个单晶板坯使用水溶胶粘合后，使用金刚线截断机进行裁边，修正为厚度20mm，边长158mm，长度等于圆棒(一般650mm)的长方形单晶板坯。
长方形单晶板坯可应用于铸造单晶硅的仔晶，或将单晶板坯再经过开方后切割为158mm的方单晶硅片。
本发明的有益效果：
1、本发明切割方法提高了单晶圆棒切割后可利用部分晶体的合格率。在本发明之前，300mm直径圆棒，切割产生210mm尺寸方单晶硅棒，排除其他因素，最高合格率为62.3％。应用本发明后，产生4块长方形单晶板坯，占圆棒有效体积的18％，即发明提升单晶圆棒的合格率18％，总有效利用率可提升至80％。
2、本发明切割方法降低了生产成本。目前圆棒的非硅制造成本在30～40￥/kg，取中间值35￥/kg。利用本发明后，18％的合格率提升，意味着6.3￥/kg的成本节约。按照未来100GW的300mm单晶棒需求，单晶方棒近30万吨。本发明节约晶棒加工成本约20亿元。
本发明切割方法，可以提高单晶圆棒切割后可利用部分晶体的体积占比，提高单晶硅棒有效利用率，大大节约了生产成本。
附图说明
图1是切割方法示意图；
图2是图1局部放大图。
其中：1、内线网；2、外线网；3、单晶方棒；4、圆拱形单晶边皮；5、带圆弧单晶板坯
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
1、将截断后长度650mm、直径300mm的单晶圆棒，利用内网线1和外网线2切割成210mm为边长的单晶方棒3，并产出四片厚度为20mm、长度为650mm的带圆弧单晶板坯5和4块厚度约25mm的圆拱形单晶边皮4。
2、将一定数量的单晶板坯用水溶胶粘结在一起，使用金刚线切割机，将单晶板坯两边圆弧边切割产生158mm为边长，厚度为20mm的长方体硅块。
3、将长方体硅块使用水溶胶粘结在一起，切割成158mm尺寸的方块，并使用水溶胶粘结组成长度640～650mm的复合“方棒”。
4、将步骤(3)产生的方棒，经过表面抛光后上，使用金刚线切片机进行切片。
5、切割完成后，硅片经过清洗，经过检测机台分选后包装入库
实施例2
1、将截断后长度650mm、直径300mm的单晶圆棒，利用内网线1和外网线2切割成210mm为边长的单晶方棒3，并产出四片厚度为20mm、长度为650mm的带圆弧单晶板坯5和4块厚度约25mm的圆拱形单晶边皮4。
2、将一定数量的单晶板坯用水溶胶粘结在一起，使用金刚线切割机，将单晶板坯两边圆弧边切割产生158mm为边长，厚度为20mm的长方体硅块。
3、将长方体硅块或进一步切割成长度为158mm，厚度为20mm厚度硅块，用作铸造单晶硅的仔晶，铺设在坩埚底部，诱导生长单一晶向的类单晶晶体。
Claims (3)
1.一种提高单晶硅棒利用率的切割方法，应用于将直径300mm单晶圆棒切割成边长210mm方棒，其特征在于：
在原有切割210mm的开方线网之外，再添加一套向外扩展20mm的切割线网；切割后，将产生210mm边长的方棒和4块厚度为20mm带有圆弧边的单晶板坯，以及4块厚度约25mm的圆拱形单晶边皮；将多个单晶板坯使用水溶胶粘合后，使用金刚线截断机进行裁边，修正为厚度20mm、边长158mm、长度等于圆棒的长方形单晶板坯。
2.如权利要求1所述的提高单晶硅棒利用率的切割方法，其特征在于将长方形单晶板坯用于铸造单晶硅的仔晶。
3.如权利要求1所述的提高单晶硅棒利用率的切割方法，其特征在于将长方形单晶板坯再经过开方后切割为边长158mm的方单晶硅片。
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