CN114347283A - 一种光伏衬底晶片的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请针对硅单晶圆棒切割下的边皮进行加工形成光伏衬底晶片提供了一种光伏衬底晶片的加工工艺，包括对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料；去除所述边皮材料中的圆弧状边皮顶，形成两面平行的不规则块状长条形状；将所述不规则块状长条的中部部分切割为六面体方边皮结构的单晶硅块；对所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理，得到六面体小方块；将磨抛处理后的所述六面体小方块粘接于切片机的粘接工装治具；将粘接工装治具上的所述六面体小方块在多线切片机上切割为第一预设尺寸的单晶硅片，得到光伏衬底晶片。通过本申请提供的加工工艺提高了单根晶棒的单晶硅片产出，即提高材料利用率，较传统工艺增加了产出，降低了硅衬底材料的生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能硅材料加工技术领域，尤其涉及一种光伏衬底晶片的加工工艺。
背景技术
光伏作为一种重要的清洁能源，已经在世界范围广泛使用，并助力我国碳达峰碳中和目标的实现。单晶硅作为光伏电池的衬底材料，其加工工艺经过多年发展，工艺过程被不断优化、迭代，而传统工艺硅材料生产降本空间已经非常有限，因此，硅材料生产成本的降低对光伏发电的进一步推广具有重要意义。为了实现光伏发电的进一步推广以及扩大规模，则需要进一步降低成本从而提高行业竞争力，可见，提高硅材料的利用率将会是未来发展的一个重要选择方向。
在硅单晶圆棒的相关技术中，硅棒作为硅材料的一种，其在生产加工过程中，往往需要将硅单晶圆棒切割成如图1所示的方棒和边皮，方棒经过磨抛和倒角后，进行切片加工，而边皮则作为边角料，清洗等处理后重新回炉作为原材料生产晶棒，从而对硅单晶圆棒切割下的边皮造成了一定程度的硅材料损失，降低了硅材料的利用率。
发明内容
本申请提供了一种光伏衬底晶片的加工工艺，将传统工艺中作为回收利用的边角料—边皮加工成成品，以解决传统技术中硅材料利用率低的问题。
本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
本申请提供一种光伏衬底晶片的加工工艺，包括以下步骤：
对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料；
去除所述边皮材料中的圆弧状边皮顶，形成两面平行的不规则块状长条形状；
将所述不规则块状长条的中部部分切割为六面体方边皮结构的单晶硅块；
对所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理，得到六面体小方块；
将磨抛处理后的所述六面体小方块粘接于切片机的粘接工装治具；
将粘接工装治具上的所述六面体小方块在多线切片机上切割为第一预设尺寸的单晶硅片，得到光伏衬底晶片。
可选的，所述对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料，包括：
将固定尺寸的硅单晶整棒进行截断处理，得到第二预设尺寸的单晶硅棒；
对经过截断后的单晶硅棒进行切方处理，得到中间的方棒材料以及所述方棒材料四周四块一侧有圆弧顶的边皮材料。
可选的，所述第二预设尺寸为650—1000mm。
可选的，所述对每个所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理，包括：
将六面体单晶硅块切割成若干六面体小方块；
对每个所述六面体小方块的两个大平面之外的四个面进行研磨抛光或粗磨精磨，或，对每个所述六面体小方块的六个面全部研磨抛光或粗磨精磨，并将四个角进行倒角加工。
可选的，所述对每个所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理后，还包括：
将六面体方边皮的两个平面进行研磨加工，使其具有预设厚度尺寸精度；
对经过研磨平面的方边皮进行粘接，得到固定尺寸的粘接块；
对所述粘接块进行切割处理，得到若干粘接棒；
将所述粘接棒两端面之外的四个面进行磨抛加工，并进行倒角处理。
可选的，所述对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料，包括：
将4000－5500mm的整根单晶硅棒采用高速金刚线切割为650-1000mm的两端准平行的等长短棒，所述等长短棒的长度为切割前的所述六面体小方块长度的整数倍加上两端的切割余量；
对经过切割后的所述等长短棒进行切方处理，得到中间的方棒材料以及所述方棒材料四周四块一侧有圆弧顶的边皮材料。
本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
本申请针对硅单晶圆棒切割下的边皮进行加工形成光伏衬底晶片提供了一种光伏衬底晶片的加工工艺，包括对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料；去除所述边皮材料中的圆弧状边皮顶，形成两面平行的不规则块状长条形状；将所述不规则块状长条的中部部分切割为六面体方边皮结构的单晶硅块；对所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理，得到六面体小方块；将磨抛处理后的六面体小方块粘接于切片机的粘接工装治具；将粘接工装治具上的所述六面体小方块在多线切片机上切割为第一预设尺寸的单晶硅片，得到光伏衬底晶片。通过本申请提供的加工工艺提高了单根晶棒的单晶硅片产出，即提高了材料利用率，较传统工艺增加了产出，从而降低了硅衬底材料的生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请提供的传统硅单晶圆棒切割示意图；
图2为本申请实施例提供的一种光伏衬底晶片的加工工艺流程示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种光伏衬底晶片的加工工艺流程示意图。
附图标记说明：
1-方棒；2-边皮。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
传统的硅材料加工方法，是将硅单晶圆棒切割成如图1所示的方棒1和边皮2，方棒经过磨抛和倒角后，进行切片加工，而边皮则作为边角料，清洗等处理后重新回炉作为原材料生产晶棒。
本申请实施例中将边皮加工成光伏衬底晶片提供了一种工艺方法，提高了单根晶棒的单晶硅片产出，即提高了材料利用率，较传统工艺增加了产出，从而降低了硅衬底材料的生产成本。
基于上述技术问题，本申请实施例通过以下方式提供了一种光伏衬底晶片的加工工艺，包括以下步骤：
S1、对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料。
在一些实施例中，所述对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料，包括：将固定尺寸的硅单晶整棒进行截断处理，得到第二预设尺寸的单晶硅棒；对经过截断后的单晶硅棒进行切方处理，得到中间的方棒材料以及所述方棒材料四周四块一侧有圆弧顶的边皮材料。
可选的，所述第二预设尺寸为650—1000mm。
在另一些实施例中，所述对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料，包括：将4000－5500mm的整根单晶硅棒采用高速金刚线切割为650-1000mm的两端准平行的等长短棒，所述等长短棒的长度为切割前的所述六面体小方块长度的整数倍加上两端的切割余量；对经过切割后的所述等长短棒进行切方处理，得到中间的方棒材料以及所述方棒材料四周四块一侧有圆弧顶的边皮材料。
S2、去除所述边皮材料中的圆弧状边皮顶，形成两面平行的不规则块状长条形状。
S3、将所述不规则块状长条的中部部分切割为若干六面体方边皮结构的单晶硅块。
S4、对每个所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理，得到六面体小方块。
在一些实施例中，所述对每个所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理，包括：
将六面体单晶硅块切割成若干六面体小方块；对每个所述六面体小方块的两个大平面之外的四个面进行研磨抛光或粗磨精磨，或，对每个所述六面体小方块的六个面全部研磨抛光或粗磨精磨，并将四个角进行倒角加工。
可选的，所述对每个所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理后，该工艺方法还包括：
将六面体方边皮的两个平面进行研磨加工，使其具有预设厚度尺寸精度；对经过研磨平面的方边皮进行粘接，得到固定尺寸的粘接块；对所述粘接块进行切割处理，得到若干粘接棒；将所述粘接棒两端面之外的四个面进行磨抛加工或粗磨精磨，并进行倒角处理。
S5、将磨抛处理后的若干所述六面体小方块或粘接棒粘接于切片机的粘接工装治具。
S6、将粘接工装治具上的若干所述六面体小方块或粘接棒在多线切片机上切割为第一预设尺寸的单晶硅片，得到光伏衬底晶片。
具体的，为实现更加清楚对上述实施例中提到的技术方案进行解释说明，以下给出具体的实施例。
本申请实施例提供的光伏衬底晶片的加工工艺，包括：首先对单晶硅棒进行预处理，得到所述边皮材料；所述单晶硅棒预处理包括：将4000－5500mm的整根单晶硅棒用高速金刚线切断为650-1000mm的两端准平行的等长短棒，最后一段短棒长度不限；所述等长短棒的长度为所述切片前的六面体小方块长度的整数倍加上两端的切割余量。例如，切片前的六面体小方块长度为210mm，取整数倍数为4，两端切割余量为5mm，则所述等长短棒长度L＝210*4+5*2＝850mm；四段直径为0.1-0.3mm的井字形高速金钢线将所述等长短硅棒切割为所述中间的方棒材料和方棒材料四周四块一侧有圆弧顶的边皮材料；所述等长短棒还可以用两段直径为0.1-0.3mm的平行高速金刚线将其切割为中间两面平行两面圆弧的准方棒和两面一侧有圆弧顶的两块边皮，将所述准方棒旋转90度后再次切割，得到中间的方棒材料和四块一侧有圆弧顶的边皮材料。
本申请实施例提供的光伏衬底晶片加工工艺，包括去除所述边皮材料中的圆弧状边皮顶，形成两面平行的不规则块状长条形状边皮，其中，平行于边皮大平面直径为0.1-0.3的高速金刚线从边皮的一端沿平行于边皮大平面向另一端移动对边皮进行去顶切割，将边皮分开为两部分，一部分为不规则块状长条形边皮，这部分将被用于后继加工，另一部分为切割平面和圆弧面组成的边皮废料，这部分经过清洗后作为原料重新用于生产晶棒。
本申请实施例提供的光伏衬底晶片加工工艺，包括将所述不规则块状长条形边皮切割为长条六面体方边皮，两段直径为0.15-0.65mm，相互平行，与长条六面体方边皮的大面垂直，且间距约为所述六面体小方块长度的二分之一的高速金刚线，从长条六面体方边皮的一端向另一端移动，从而将所述不规则块状长条形边皮切割为中间长条六面体方边皮和两侧各一块带圆弧的小边皮，其中长条六面体方边皮进入下一道加工工序，两块小边皮清洗后作为原料回收利用。
在本申请的某些实施方式中，用一组直径为0.15-0.65mm的平行金刚线，沿长度方向将所述长条六面体方边皮切割成数段等长的六面体小方块，然后将六面体小方块的大平面吸附于可旋转的真空吸盘，大平面的中心与真空吸盘的旋转中心重合，通过高速旋转的砂轮直线运动，以及真空吸盘的旋转运动，将六面体小方块的四个小平面完成磨抛加工，并完成六面体小方块的倒角加工；最后将多块四个小平面完成磨抛加工或粗磨精磨的小方块粘接于金刚线切片机的粘接工装，在切片机上完成切片加工，得到光伏衬底晶片，其工艺过程如图2所示。
在本申请的某些实施方式中，将所述长条六面体方边皮两个大平面进行研磨，使其相互平行，然后将多块长条六面体方边皮采用胶水进行粘接，得到由多块长条六面体方边皮组成的大方块，然后用多段相互平行的高速金刚线将大方块切成长条立方柱状由小方块组成的粘接晶棒，进一步在磨抛设备上完成粘接晶棒长度方向上的四个面，并完成倒角，使其具有与光伏衬底晶片相同的截面尺寸，最后将粘接晶棒粘接于金刚线切片机的粘接工装，在切片机上完成切片加工，得到光伏衬底晶片，其工艺过程如图3所示。
需要说明的是，本申请实施例给出的工艺方法对其步骤的执行顺序不做具体限制，其可以按照实际操作需求进行调整，不局限于本实施例中的内容。
综上，本申请实施例中针对硅单晶圆棒切割下的边皮进行加工形成光伏衬底晶片提供了一种光伏衬底晶片的加工工艺，包括对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料；去除所述边皮材料中的圆弧状边皮顶，形成两面平行的不规则块状长条形状；将所述不规则块状长条的中部部分切割为若干六面体方边皮结构的单晶硅块；对每个所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理，得到六面体小方块；将磨抛处理后的六面体小方块或粘接棒粘接于切片机的粘接工装治具；将粘接工装治具上的所述六面体小方块或粘接棒在多线切片机上切割为第一预设尺寸的单晶硅片，得到光伏衬底晶片。通过本申请提供的加工工艺提高了单根晶棒的单晶硅片产出，即提高了材料利用率，较传统工艺增加了产出，从而降低了硅衬底材料的生产成本。
需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种光伏衬底晶片的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料；
去除所述边皮材料中的圆弧状边皮顶，形成两面平行的不规则块状长条形状；
将所述不规则块状长条的中部部分切割为六面体方边皮结构的单晶硅块；
对所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理，得到六面体小方块；
将磨抛处理后的所述六面体小方块粘接于切片机的粘接工装治具；
将粘接工装治具上的所述六面体小方块在多线切片机上切割为第一预设尺寸的单晶硅片，得到光伏衬底晶片。
2.根据权利要求1所述的光伏衬底晶片的加工工艺，其特征在于，所述对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料，包括：
将固定尺寸的硅单晶整棒进行截断处理，得到第二预设尺寸的单晶硅棒；
对经过截断后的单晶硅棒进行切方处理，得到中间的方棒材料以及所述方棒材料四周四块一侧有圆弧顶的边皮材料。
3.根据权利要求2所述的光伏衬底晶片的加工工艺，其特征在于，所述第二预设尺寸为650—1000mm。
4.根据权利要求1所述的光伏衬底晶片的加工工艺，其特征在于，所述对每个所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理，包括：
将六面体单晶硅块切割成若干六面体小方块；
对每个所述六面体小方块的两个大平面之外的四个面进行研磨抛光或粗磨精磨，或，对每个所述六面体小方块的六个面全部研磨抛光或粗磨精磨，并将四个角进行倒角加工。
5.根据权利要求1所述的光伏衬底晶片的加工工艺，其特征在于，所述对每个所述六面体边皮结构的单晶硅块进行磨抛处理后，还包括：
将六面体方边皮的两个平面进行研磨加工，使其具有预设厚度尺寸精度；
对经过研磨平面的方边皮进行粘接，得到固定尺寸的粘接块；
对所述粘接块进行切割处理，得到若干粘接棒；
将所述粘接棒两端面之外的四个面进行磨抛加工，并进行倒角处理。
6.根据权利要求1所述的光伏衬底晶片的加工工艺，其特征在于，所述对单晶硅棒进行预处理，得到边皮材料，包括：
将4000－5500mm的整根单晶硅棒采用高速金刚线切割为650-1000mm的两端准平行的等长短棒，所述等长短棒的长度为切片加工前的所述六面体小方块长度的整数倍加上两端的切割余量；
对经过切割后的所述等长短棒进行切方处理，得到中间的方棒材料以及所述方棒材料四周四块一侧有圆弧顶的边皮材料。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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