CN114603729A - 多晶硅块可视化辨性同区配刀及划域多线切割的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多晶硅块可视化辨性同区配刀及划域多线切割的方法，该方法将传统的加工环节精细化，通过更加精细化的管控和预防硅锭源品质差异化波动，对待影响切割硅锭源进行了“检测‑‑粘胶‑‑切片”三联精细化技术辨性同区划域切割，使得过程流转更加流畅，满足了不同硅块性能的高效区别配刀，并简化划域多线切割，高效精准化匹配切割工艺，提高了硅块加工效率和人工效率，降低加工非硅成本使得人工效率提高。

Description

多晶硅块可视化辨性同区配刀及划域多线切割的方法

技术领域

本发明属于光伏行业中硅块多线切割技术领域，特别涉及到一种多晶硅块可视化辨性同区配刀及划域多线切割的方法。

背景技术

随着光伏行业的发展，目前主流为半导体单晶和多晶硅，单晶制造主要为单晶炉直拉法，其硅料杂质含量少且其拉晶工艺排杂能力强，另单晶棒为单籽晶一个晶核，硅棒物理特性一致，然而多晶制造主要是多晶炉铸造而成，其采用的硅料复杂纯度低，杂质含量高，另铸锭长晶技术排杂能力有限，从而导致一个整体大多晶硅，经分割成36/49/64块同等硅块后，各多晶硅块物理特性不同，临近坩埚面的硅块杂质含量高；为了检测多晶硅锭电性能和后续硅块的流转，将多晶炉铸造出的单个大多晶硅锭经规定开方切割，分割成成36/49/64块同等硅块并进行了分区编号区分，依据硅块临近坩埚面的多少形成主流的A区、B区和C区，经去除头尾料后，将硅块进行表面研磨和倒角，为去除杂质，经过红外扫描检查设备，按照杂质大小和数量进行判定合格的统一流转，再经过粘胶工序将多晶硅块粘接在多线切割机的工件板上，单刀粘接3-5块多晶硅块进行多线切割形成所需的硅片。

由于排杂技术所限和铸锭工艺的差异引起硅块源切割难易存在差异，同时红外扫描检查设备检测性能仅能达到现行需求的90%合格率，硅块淡阴影、云雾状等特殊状况，存在10%左右误差和超检范围，无法完全通过红外扫描单成像软件技术去除杂质，综合导致硅块质量性能存在差异。

同时目前行业传统粘胶工序环节，仅按照多线切割切片环节的配刀长度需求进行配刀，无同区化同锭化配刀，即使对已辨别的杂质块（未达到切除要求）也是和其他无杂硅块进行随机混合配刀，从而使得多线切割切片环节无法划域切割，进而由于硅锭源本身的质量差异而无法有效规避，使得切割质量波动性较大，切割质量TTV异常或断线问题频率加大。

目前硅片切割均采用了金刚线切割技术，虽然形式上仍是独立单刀切割，但核心物料金钢线采用的往复切割模式（即同一段金刚线将参与2-3刀切割过程），若中途存在硅块异常（硅块杂质、硬度高或其他异常）使得金钢线过度磨损，不仅影响本刀切割硅片质量，同时将影响接下来2-3刀切割质量，使得加切率上升，硅片TTV异常，甚至导致过程中断线，使得整刀硅块报废，从而影响了人工效率和硅片品质质量。

现有技术方案中：多晶锭经开方后切割成所需多晶硅块，每块依据硅块临近坩埚面的多少标注A区、B区和C区和序号，按将多晶硅块表面进行清洗干净，通过少子寿命测试设备检测硅块电性能，按照要求进行电性能进行划线并通过截断机进行切除头尾料，再通过磨倒设备，将多晶硅块表面研磨抛光消除缓解表面开方切割损伤层，多晶硅块其四个棱角进行倒角，再将每块多晶硅块进行红外扫描检查设备，按照杂质大小和多少进行标注，不符合标注的部分将画线标注进行截除，其余合格的多晶硅块将流转至下道工序粘胶。

粘胶仅按照多线切割机设备装载量长度需求，将所有的多晶硅块长度匹配进行配刀，多线切割为各个独立机台，但都是按照粘胶固化时间达到要求，随机安装工件随机机台按照统一的切割工艺进行切割。

现有最新的红外检测设备可以分辨出90%的杂质，但是分辨后多晶硅块仅统一单类，无杂硅块、少杂或疑砸混合在一起进行了粘胶，多线切割虽各自独立机台切割，但无法有效规避硅锭源质量影响，从而影响本刀切割硅片质量，同时将影响接下来2-3刀切割质量，使得加切率上升，硅片TTV异常，甚至导致过程中断线，使得整刀硅块报废，从而影响了人工效率和硅片品质质量；因此需要设计一种多晶硅块可视化辨性同区配刀及划域多线切割的方法来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多晶硅块可视化辨性同区配刀及划域多线切割的方法，该方法将传统的加工环节精细化，通过更加精细化的管控和预防硅锭源品质差异化波动，对待影响切割硅锭源进行了“检测--粘胶--切片”三联精细化技术辨性同区划域切割，使得过程流转更加流畅，满足了不同硅块性能的高效区别配刀，并简化划域多线切割，高效精准化匹配切割工艺，提高了硅块加工效率和人工效率，降低加工非硅成本使得人工效率提高。

为实现上述设计，本发明所采用的技术方案是：多晶硅块可视化辨性同区配刀及划域多线切割的方法，包括以下步骤：

S1，多晶大锭通过开方机切割成多晶硅块，对表面加工后使每块通过红外检测设备；

S2，根据红外检测设备的成像图片判断杂质有无，再根据杂质形状、大小、个数以及分布状况进行判定硅块类别，具体分类方法如下：

S201，红外扫描成像图片中，零杂质迹象、图片清晰且色泽一致的判为1类块；

S202，红外扫描成像图片中，有杂质迹象且图片清晰，同时杂质单个大小长度≤2mm且100mm²内不超过3个杂质点的判为2类块；

S203，红外扫描成像图片中，有杂质迹象且图片清晰面积＞80%，同时杂质单个大小长度满足2.0mm＜长度≤5mm，且200 mm²内长度内不超过5个杂质点的判为3类块；

S204，不符合上述标准以外的硅块，且截除相应杂质后仍不符合要求的，判为不合格硅块，并按照硅料回收硅块；

S3，铸锭出炉的多晶大硅锭，经开方机切割行列各切割等大n个硅块，其中四角为A区，四边为B区，中间部分为C区，按照从左到右、从上到下的顺序依次进行编号；

进一步地，以G7锭为例，从左上角为A1~右下角的A49结束；其中A区有4块，B区有20块，C区有25块；

S4，粘胶配棒首先按照“可视化辨性分区配刀”原则进行配刀，不得混合配刀粘胶成任意组合一刀，具体方法如下：

S401，符合1类块且在C区的硅块粘胶配刀为同一刀；

S402，符合1类且在B区，以及符合2类且在B区或C区的硅块粘胶配刀为同一刀；

S403，符合3类的任意区域，或者在A区的任意种类的硅块粘胶配刀为同一刀；

S5，粘胶工序按照技术要求将硅块粘接在多线切割机工件板上，待达到胶水固化工艺2.5-3h后流转至切片工序；

S6，切片工序多线切割设备相互为独立运作设备，根据粘胶工序分类配刀的量，将设备划域分为三类，高效切割、中效切割和特定切割 ；

S7，切片工序依据“划域切割”技术要求，高效切割的多线切割机切割S401中的硅块；中效切割的多线切割机切割S402中的硅块；特定切割多线切割机切割S403中的硅块。

本发明的有益效果如下：

本发明通过更加精细化的管控和预防硅锭源品质差异化波动，对待影响切割硅锭源进行了“检测--粘胶--切片”三联精细化技术辨性同区划域切割，使得过程流转更加流畅，使得人工效率提高；本发明在切割过程之前对多晶硅锭品质进行精细化分级，对多晶硅锭品质提升提供了有效数据支持，使得多晶硅锭铸锭工艺提升更加高效，同时对铸锭炉设备稳定性进行有效监控，同时还能及时发现异常，缩短异常排查改善周期，提升铸锭质量品质；本发明将辨性同区化的多晶硅块进行划域多线切割，使得多线切割设备切割综合效率提升，更为有效的是使得金钢线切割磨损更加稳定高效，能够大幅降低加切率，降低线痕、TTV和断线率，综合硅片切割质量可提升3-5%。

附图说明

图1为本发明中原本的现有技术的流程示意图；

图2为本发明的流程示意图；

图3为本发明实施例中G7硅锭开方的示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，多晶硅块多线切割的方法，包括以下步骤：

S1，将开方后的多晶硅块通过红外检测设备进行成像，通过检测硅块的图像表面杂质的情况，有杂质迹象且图片清晰面积＞80%，同时杂质单个大小长度满足2.0mm＜长度≤5mm，且200 mm²内长度内不超过5个杂质点的分为合格硅块，其余为不合格硅块

S2，将合格硅块进行任意组合配刀粘胶，然后通过多线切割机进行切割；

S3，将不合格的硅块进行硅料回收。

这类切割方法中，由于最新的红外检测设备可以分辨出90%的杂质，但是分辨后多晶硅块仅统一单类，无杂硅块、少杂或疑砸混合在一起进行了粘胶，多线切割虽各自独立机台切割，但无法有效规避硅锭源质量影响，从而影响本刀切割硅片质量，同时将影响接下来2-3刀切割质量，使得加切率上升，硅片TTV异常，甚至导致过程中断线，使得整刀硅块报废，从而影响了人工效率和硅片品质质量。在实际投产应用中，整体切割多晶硅片A级品质仅在91.7%，断线率高达5.6%，

实施例2：

如图2~图3所示，本发明提供的多晶硅块可视化辨性同区配刀及划域多线切割的方法，包括以下步骤：

S1，多晶大锭通过开方机切割成多晶硅块，对表面加工后使每块通过红外检测设备；

S2，根据红外检测设备的成像图片判断杂质有无，再根据杂质形状、大小、个数以及分布状况进行判定硅块类别，具体分类方法如下：

S201，红外扫描成像图片中，零杂质迹象、图片清晰且色泽一致的判为1类块；

S202，红外扫描成像图片中，有杂质迹象且图片清晰，同时杂质单个大小长度≤2mm且100mm²内不超过3个杂质点的判为2类块；

S203，红外扫描成像图片中，有杂质迹象且图片清晰面积＞80%，同时杂质单个大小长度满足2.0mm＜长度≤5mm，且200 mm²内长度内不超过5个杂质点的判为3类块；

S204，不符合上述标准以外的硅块，且截除相应杂质后仍不符合要求的，判为不合格硅块，并按照硅料回收硅块；

S3，铸锭出炉的多晶大硅锭，经开方机切割行列各切割等大n个硅块，其中四角为A区，四边为B区，中间部分为C区，按照从左到右、从上到下的顺序依次进行编号；

进一步地，以G7锭为例，从左上角为A1~右下角的A49结束；其中A区有4块，B区有20块，C区有25块；

S4，粘胶配棒首先按照“可视化辨性分区配刀”原则进行配刀，不得混合配刀粘胶成任意组合一刀，具体方法如下：

S401，符合1类块且在C区的硅块粘胶配刀为同一刀；

S402，符合1类且在B区，以及符合2类且在B区或C区的硅块粘胶配刀为同一刀；

S403，符合3类的任意区域，或者在A区的任意种类的硅块粘胶配刀为同一刀；

S5，粘胶工序按照技术要求将硅块粘接在多线切割机工件板上，待达到胶水固化工艺2.5-3h后流转至切片工序；

S6，切片工序多线切割设备相互为独立运作设备，根据粘胶工序分类配刀的量，将设备划域分为三类，高效切割、中效切割和特定切割 ；

S7，切片工序依据“划域切割”技术要求，高效切割的多线切割机切割S401中的硅块；中效切割的多线切割机切割S402中的硅块；特定切割多线切割机切割S403中的硅块。

本发明的方法与现有技术相比，将传统的加工环节精细化，满足不同硅块性能的高效区别配刀，并划域多线切割，高效精准化匹配切割工艺，提高了硅块加工效率和人工效率，降低加工非硅成本，经过投产测试，切割质量提升4%，整体切割多晶硅片A级品质仅在96.2%，断线率缩减至0.6%，效率和质量双提升。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.多晶硅块可视化辨性同区配刀及划域多线切割的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，多晶大锭通过开方机切割成多晶硅块，对表面加工后使每块通过红外检测设备；

S2，根据红外检测设备的成像图片判断杂质有无，再根据杂质形状、大小、个数以及分布状况进行判定硅块类别，具体分类方法如下：

S201，红外扫描成像图片中，零杂质迹象、图片清晰且色泽一致的判为1类块；

S202，红外扫描成像图片中，有杂质迹象且图片清晰，同时杂质单个大小长度≤2mm且100mm²内不超过3个杂质点的判为2类块；

S203，红外扫描成像图片中，有杂质迹象且图片清晰面积＞80%，同时杂质单个大小长度满足2.0mm＜长度≤5mm，且200 mm²内长度内不超过5个杂质点的判为3类块；

S204，不符合上述标准以外的硅块，且截除相应杂质后仍不符合要求的，判为不合格硅块，并按照硅料回收硅块；

S3，铸锭出炉的多晶大硅锭，经开方机切割行列各切割等大n个硅块，其中四角为A区，四边为B区，中间部分为C区，按照从左到右、从上到下的顺序依次进行编号；

S4，粘胶配棒首先按照“可视化辨性分区配刀”原则进行配刀，不得混合配刀粘胶成任意组合一刀，具体方法如下：

S401，符合1类块且在C区的硅块粘胶配刀为同一刀；

S402，符合1类且在B区，以及符合2类且在B区或C区的硅块粘胶配刀为同一刀；

S403，符合3类的任意区域，或者在A区的任意种类的硅块粘胶配刀为同一刀；

S5，粘胶工序按照技术要求将硅块粘接在多线切割机工件板上，待达到胶水固化工艺2.5-3h后流转至切片工序；

S6，切片工序多线切割设备相互为独立运作设备，根据粘胶工序分类配刀的量，将设备划域分为三类，高效切割、中效切割和特定切割 ；

S7，切片工序依据“划域切割”技术要求，高效切割的多线切割机切割S401中的硅块；中效切割的多线切割机切割S402中的硅块；特定切割多线切割机切割S403中的硅块。

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