CN116448601A - 硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法。硅棒可切割性能的评估方法包括以下步骤：切取样块，分别自若干硅棒的指定区域切取样片，自样片切取测试样块；测试耐磨性，测试各测试样块在相同条件下的磨耗比，磨耗比与所述硅棒的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量相关；性能评估，根据磨耗比进行数据分析，确定硅棒的耐磨性，根据不同磨耗比建立耐磨性评级，进而建立耐磨性评级与可切割性能评级的对应关系曲线，根据所述耐磨性评级与可切割性能评级的对应关系曲线评估所述硅棒的可切割性能。该方法通过测试硅棒的磨耗比评估硅棒的可切割性能，可直观、准确、全面的反应硅棒的可切割性能，用以指导后续的硅棒切割工艺中参数的选择。

Description

硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法。
背景技术
使用金刚线切割单晶硅硅棒、多晶硅硅棒已经成为用于制备太阳能电池的硅片切片领域的主流技术。随着金刚线切割出的单晶硅片、多晶硅片的薄片化、细线化，以及硅片尺寸扩大化的发展，切片的工艺窗口逐渐变窄，导致对主辅材的要求逐步提高。针对切割所用的主要材料硅棒来说，其品质的好坏直接影响着切片出来的硅片的品质。硅棒中的碳、氮等杂质元素的存在，是硅棒切割的主要影响因素。一方面，杂质的含量多少对硅棒的硬度有较大影响，硅棒中碳、氮含量偏高时，硅棒的硬度升高，切割过程中抵抗金刚线上金刚石磨削的能力增强，导致切割金刚线的耐磨能力下降，切片过程断线率升高，影响切割良率。另一方面，当硅棒中碳、氮含量过高时，在多晶和铸造单晶生长过程中会有微小的杂质点，比如碳化硅或碳化硅的析出，杂质点析出后留存在晶体中，杂质点过多也容易引起切片断线。因此需要对待切割的硅棒进行可切割性能的评估，根据评估结果使用合适强度的金刚线进行切割，以减少切割断线的发生，同时可减少金刚线的使用量，节约成本。
本领域内通常使用的是根据硅棒硬度进行评估指导。硅棒硬度的检测由于检测仪器的限制和硅棒自身材料的原因往往存在很大误差，不能全面准确的反映待测硅棒的可切割性能，从而对切割金刚线的选择造成干扰。硅棒硬度检测主要是使用显微硬度计直接在磨面后的硅棒表面进行打点检测；杂质管控就是使用红外探伤仪(IR)对杂质的位置和大小进行检测。由于硅棒本身是脆性材料以及磨面划痕的存在，硅棒显微硬度打点痕迹的标定结果往往存在很大的误差，再加上检测点数的限制，同时也很难检测到硅棒中的杂质的硬度，因此，硅棒硬度检测并不能完全反应出硅棒的可切割性能。而对于杂质，受到IR设备分辨率的影响，硅棒中的一些较小或处于硅棒内部的杂质可能无法被完全识别出来，这样，按照杂质数量管控受到了制约。同时，硅棒氧、碳含量检测只能检测出间隙氧和替位碳，也不能完全反应出硅棒的可切割性能。因此，有必要提出一种新的硅棒可切割性能的评估方法对硅棒进行分类，然后按照不同类别进行切割。如何解决使用硅棒检测硬度进行可切割性能评估不能全面准确的反映待测硅棒可切割性能的问题，成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
因此本发明提供一种硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法，以解决使用硅棒检测硬度进行可切割性能评估不能全面准确的反映待测硅棒可切割性能的问题。
本发明提供一种硅棒可切割性能的评估方法，包括以下步骤：切取样块，分别自若干硅棒的指定区域切取样片，自样片切取测试样块；测试耐磨性，测试各测试样块在相同条件下的磨耗比，磨耗比与硅棒的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量相关；性能评估，对各测试样块的磨耗比进行数据分析，根据不同磨耗比建立耐磨性评级，进而建立耐磨性评级与可切割性能评级的对应关系曲线，确定所述硅棒的评估硅棒的可切割性能。
可选的，当硅棒为多晶硅硅棒时，切取样块的步骤包括：切取晶硅方锭；切取硅棒，分别自晶硅方锭的角区、边区和中心区切取若干硅棒；其中，指定区域包括硅棒的顶红区域、底红区域和少子寿命合格区域。
可选的，当硅棒为单晶硅硅棒时，切取样块步骤中，指定区域包括硅棒的头部、尾部和中部；优选的，样块切取自硅棒的头部和尾部。
可选的，切取样块的步骤中，自各硅棒的不同指定区域切取的各测试样块的形状尺寸均相同。
可选的，测试样块的端面尺寸中，长为1cm～2cm，宽为1cm～2cm，测试样块的高为0.5cm～5cm。
可选的，测试磨耗比的步骤中，至少包括正式研磨；包括以下步骤：称量研磨前的测试样块的质量；对样块研磨一正式研磨时间；称量研磨后的测试样块的质量；根据以下公式计算该测试样块的磨耗比；
其中：η为磨耗比；m1为研磨前测试样块的质量；m2为研磨后测试样块的质量。
可选的，正式研磨的步骤中，使用研磨机进行所述测试样块的研磨包括：研磨机夹持测试样块，研磨盘供应研磨砂浆，待研磨砂浆铺满研磨盘后，保持夹持状态，下压测试样块与研磨盘接触，按设定的研磨转速对测试样块进行研磨。
可选的，正式研磨时间为5min～60min。
可选的，所述研磨砂浆由800目～1500目的碳化硅或金刚砂与聚乙二醇配置而成。
可选的，所述研磨砂浆的密度为1.5g/cm3～1.7g/cm3。
可选的，所述研磨砂浆的正式研磨流量为100ml/min～300ml/min。
可选的，所述测试样块下压与研磨盘接触的压力为5N～20N。
可选的，所述研磨转速为50r/min～200r/min。
可选的，在正式研磨的步骤前，还包括：对测试样块进行预研磨；其中，所述预研磨步骤中使用的砂浆与所述正式研磨步骤中相同；所述所述测试样块下压与研磨盘接触的压力相同；预研磨步骤中的研磨转速与正式研磨步骤中的研磨转速相同；预研磨步骤中的研磨砂浆的流量与正式研磨步骤中的研磨砂浆的流量相同。
可选的，所述预研磨步骤中的预研磨时间为5min～10min；
可选的，经过预研磨后的各测试样块预研磨处的表面粗糙度均相同，预研磨处在测试样块的端面上的位置、面积、形状均相同。
本发明还提供一种硅棒切割方法，包括以下步骤：使用本发明所提供的硅棒可切割性能的评估方法对待切割的硅棒进行评估；根据评估结果对硅棒选择与其匹配的选择切割用金刚线的用线量，根据选定的金刚线的用线量对硅棒执行切割工艺。
可选的，根据评估结果选择切割用金刚线的用线量的步骤包括：选取若干已测得磨耗比的硅棒，选用不同的切割工艺条件进行切割，记录不同工艺条件的硅棒的金刚线用线量，建立该磨耗比下不同工艺条件与金刚线用线量的对应曲线，根据不同切割工艺条件与金刚线用线量的对应曲线优化选择合适的切割工艺条件。
可选的，优化选择合适的工艺条件步骤中，切割时长的选择与磨耗比负相关，切割速度的选择与磨耗比正相关，金刚线的用线量的选择与磨耗比负相关。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的硅棒可切割性能的评估方法，通过测试硅棒的耐磨性，即磨耗比，评价硅棒的可切割性能，作为切割工艺选择的参考，由于硅棒上切取的测试样块，在相同工艺条件下的磨损消耗，同时受材料的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量等多个因素的影响，因此相同工艺条件下的磨损消耗(即磨耗比)当视为这些因素共同作用的结果体现，直接对磨耗比进行量测，能够更全面更直观的反应硅棒的可切割性能。耐磨性与硬度、塑性、韧性、杂质含量成正比关系。从而避免单纯选用硬度作为评价参考误差大，不全面不准确的问题。此外，根据磨耗比的评估，可以指导后续的切割工艺的工艺参数选择，针对不同的硅棒可切割性能选择不同的切割工艺的参数，从而实现更准确的加工，节省加工成本。
本发明提供的硅棒切割方法，使用本发明提供的硅棒可切割性能的评估方法，通过测试硅棒的磨耗比，评价硅棒的可切割性能，作为切割工艺选择的参考，由于硅棒上切取的测试样块，在相同工艺条件下的磨损消耗，同时受材料的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量等多个因素的影响，因此相同工艺条件下的磨损消耗当视为这些因素共同作用的结果体现，直接对磨耗比进行量测，能够更全面更直观的反应硅棒的可切割性能。从而避免单纯选用硬度作为评价参考误差大，不全面不准确的问题。此外，根据磨耗比的评估，可以指导后续的切割工艺的工艺参数选择，针对不同的硅棒可切割性能选择不同的切割工艺的参数，从而实现更准确的加工，节省加工成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明的硅棒可切割性能的评估方法的一实施例中，晶硅方锭的选取区域划分示意图；
图2为本发明的硅棒可切割性能的评估方法的一实施例中，多晶硅硅棒的区域划分示意图；
图3为本发明的硅棒可切割性能的评估方法的一实施例中，单晶硅硅棒的区域划分示意图；
图4为本发明的硅棒可切割性能的评估方法的一实施例中，测试样块在研磨机上进行研磨测试的状态示意图；
图5为本发明的硅棒可切割性能的评估方法的一实施例的流程示意图。
附图标记说明：
X1-顶红区域；X2-底红区域；X3-少子寿命合格区域；
Y1-头部；Y2-尾部；Y3-中部；
1-研磨盘；2-夹持机构；3-砂浆管路；4-测试样块。
具体实施方式
为解决使用硅棒检测硬度进行可切割性能评估不能全面准确的反映待测硅棒可切割性能的问题，本发明提供一种硅棒可切割性能的评估方法，和一种硅棒切割方法。
本申请的技术构思在于：发明人经研究发现，现有技术中硅棒可切割性能的评估方法只着重于硅棒硬度的考虑，不能全面、真实的反应出硅棒的可加工性能。实践中发现，硅棒材料的硬度、晶体结构、塑性和韧性、杂质等多种因素的差异，均会导致硅棒可加工性能的不同。本申请综合考虑上述因素，采用包含了上述因素的磨耗比进行评估，相比单纯通过检测硅棒硬度大大提高了硅棒的可切割性能的评估准确度。
本发明提供的硅棒可切割性能的评估方法，包括以下步骤：切取样块，分别自若干硅棒的指定区域切取测试样块；测试磨耗比，测试各测试样块在相同条件下的磨耗比；性能评估，根据磨耗比进行数据分析，评估硅棒的可切割性能。
本发明提供的硅棒切割方法，包括以下步骤：使用本发明所提供的硅棒可切割性能的评估方法对待切割的硅棒进行评估；根据评估结果选择切割用金刚线的用线量，对硅棒执行切割工艺。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
参考图5，本实施例提供本发明提供一种硅棒可切割性能的评估方法，包括以下步骤：
步骤S1：切取样块，分别自若干硅棒的指定区域切取样片，自样片切取测试样块。
步骤S2：测试耐磨性，测试各测试样块在相同条件下的磨耗比。磨耗比与硅棒的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量相关。
步骤S3：性能评估，对各所述测试样块的磨耗比进行数据分析，确定所述硅棒的耐磨性。
步骤S4：根据不同磨耗比建立耐磨性评级，进而建立耐磨性评级与可切割性能评级的对应关系曲线，确定所述硅棒的评估硅棒的可切割性能。
本实施例提供的硅棒可切割性能的评估方法，通过测试硅棒的磨耗比，评价硅棒的可切割性能，作为切割工艺选择的参考，由于硅棒上切取的测试样块，在相同工艺条件下(包括切割时间、切割速度、用线材质，砂浆流量等)的磨损消耗，同时受材料的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量等多个因素的影响，因此相同工艺条件下的磨损消耗(即磨耗比)当视为这些因素共同作用的结果体现，直接对磨耗比进行量测，能够更全面更直观的反应硅棒的可切割性能。从而避免单纯选用硬度作为评价参考误差大，不全面不准确的问题。此外，根据磨耗比的评估，可以指导后续的切割工艺的工艺参数选择，针对不同的硅棒可切割性能选择不同的切割工艺的参数，从而实现更准确的加工，节省加工成本。
参考图1-图4，进一步的，当硅棒为多晶硅硅棒时，切取样块步骤包括：切取晶硅方锭；晶硅方锭可以是单晶硅晶硅方锭或是多晶硅晶硅方锭。切取硅棒，分别自晶硅方锭的角区(例如图1中AXX的方格区域，即四角区域的四个方格区域)、边区(例如图1中BXX的方格区域，即除角以外的所有边区域)和中心区(例如图1中CXX的方格区域，即除角、边以外的其他内部区域)切取若干硅棒。无论是6×6，还是7×7，均如此规定。这里，6×6指的是一整块方锭可以开出来6×6＝36块小方棒，7×7则是指可以开出来49块小方棒。需说明的是，本实施例中如图1所示的6×6方格的划分是便于举例说明使用，实际应用中，可根据需要采用其他的划分方式，满足分别自角区、边区和中心区均进行取样即可，例如，8×8的方格，10×10的方格等。其中，指定区域包括硅棒的顶红区域X1、底红区域X2和少子寿命合格区域X3。当硅棒为单晶硅硅棒时，切取样块步骤中，指定区域包括硅棒的头部、尾部和中部Y3；在一些实施例中，为减少硅棒的损失，样块切取自硅棒的头部Y1(单晶硅硅棒形成时在硅棒头部形成的锥形部分)和尾部Y2(单晶硅硅棒形成时在硅棒尾部形成的锥形部分)，不在中部Y3切取。这样，由于杂质在硅棒中基本是均匀分布的，尾部部分后续原本需要被切除截断，从头部Y1和尾部Y2切取测试样块，剩余的硅棒中部(头部和尾部形成平整断面)仍然作为正常的硅棒可以进行后续的切割工艺。
此外，在切取样块的步骤中，自各硅棒的不同指定区域切取的各测试样块的形状尺寸均相同。这样测试样块的形状上基本相同，减少后续研磨步骤中因研磨端面的形状不同而造成的误差干扰。测试样块的端面尺寸中，长为1cm～2cm，宽为1cm～2cm，测试样块的高为0.5cm～5cm。
进一步的，测试磨耗比的步骤中，至少包括正式研磨；包括以下步骤：
称量研磨前的测试样块的质量；
对样块研磨一正式研磨时间；
称量研磨后的测试样块的质量；根据以下公式计算该测试样块的磨耗比；
其中：η为磨耗比；m1为研磨前测试样块质量；m2为研磨后测试样块质量。
进一步的，正式研磨的步骤中，使用研磨机进行测试样块的研磨。如图4所示，研磨机包括：
研磨盘1，可水平转动，表面用于承载研磨砂浆和测试样块4，通过自身转动实现研磨砂浆与测试样块4的动态接触，实现研磨作用。研磨盘1为钢制或其他高硬度材料制成。
夹持机构2，用于夹持固定测试样块4，可根据控制指令移动至指定位置，控制测试样块4与研磨盘1的接触或分离。
砂浆管路3，连接砂浆泵(图中未显示)，向研磨盘1提供研磨砂浆。研磨砂浆的流量由砂浆泵控制。
具体的，正式研磨的步骤包括：研磨机的夹持机构2夹持测试样块4，研磨盘1由砂浆管路3供应研磨砂浆，待研磨砂浆铺满研磨盘1后，保持夹持状态下压测试样块4与研磨盘1接触，按设定的研磨转速对测试样块进行研磨。
正式研磨时间为5min～60min，例如可以为5min、10min、20min、30min、60min。
研磨砂浆由800目～1500目的碳化硅或金刚砂与聚乙二醇配置而成。碳化硅或金刚砂目数例如可以为800、1000、1200或1500。研磨砂浆密度为1.5g/cm3～1.7g/cm3，例如可以为1.5g/cm3、1.6g/cm3或1.7g/cm3。
测试样块4下压至与研磨盘1接触的压力为5N～20N，例如可以为5N、10N、15N、20N。
研磨盘1的研磨转速为50r/min～200r/min，例如可以为50r/min、100r/min、150r/min、200r/min。
在一些实施例中，在称量研磨前的测试样块的质量的步骤前，还包括：对测试样块进行预研磨；其中，预研磨步骤中使用的砂浆与正式研磨步骤中相同；测试样块下压与研磨盘接触的压力相同；预研磨步骤中的研磨转速与正式研磨步骤中的研磨转速相同；预研磨步骤中的研磨砂浆的流量与正式研磨步骤中的研磨砂浆的流量相同。通过预研磨观察样块状况是否适于研磨测试，如发生崩角、裂纹等现象，则放弃使用该样块，重新取样。
预研磨步骤中的预研磨时间为5min～10min，例如可以为5min、7min、10min。预研磨的目的即将样块的研磨面进行研磨，以去除样块切割断面的锯痕和毛刺，使所有样块研磨面的粗糙度保持相同。预研磨时间可以根据该批次样块的实际情况进行设置，只要达到研磨面的粗糙度相同即可，这里不做限定，5min～10min为优选时间范围。预研的砂浆磨流量为100ml/min～300ml/min，预研磨是为了把样块底部的表面形态，比如粗糙度，研磨成与正式研磨时一致。预研磨的砂浆流量与正式研磨的砂浆流量保持一致，可以使得正式研磨的误差降低。
进一步的，经过预研磨后的各测试样块预研磨处的表面粗糙度均相同，预研磨处在测试样块的端面上的位置、面积、形状均相同。
一个具体的应用实例如下：
在一块多晶硅晶硅方锭上的角区、边区和中心区各切取一根硅棒，在硅棒的底红区域处用截断机截取厚度为2cm的样片。然后在样片的边缘部位分别截取尺寸为2cm×2cm×5cm的测试样块A、B、C，选取2cm×2cm的一端作为测试样块的研磨端面。把截取的测试样块A安装在研磨机或研磨机上，调整研磨机的压力为10N。同时，使用800目的碳化硅粉和聚乙二醇，配置成密度为1.65g/cm3的研磨砂浆，在不停搅拌的情况下，使用砂浆泵以100ml/min的流量把研磨砂浆喷洒在钢制的研磨盘上，待研磨砂浆铺满研磨盘后，开启研磨机，测试样块研磨端与研磨盘上的砂浆接触，开始研磨，研磨盘转速为100r/min。10min后，停止研磨，升起测试样块并且关闭砂浆供给，从研磨机上取下测试样块，清洗干净后，用电子天平称量试样的重量为46.635g，记为M1。把测试样块重新夹持在研磨机上，开启砂浆泵，调节研磨机的研磨头对测试样块的压力和砂浆流量与试磨时相同。待砂浆铺满研磨盘后，开启研磨机，下压测试样块与研磨盘进行接触，开始进行磨削；30min后，停止磨削，关闭砂浆供应，拆下试样，清洗检查确认无崩边后，把试样干燥，再次用相同的电子天平测量试样的剩余重量为44.965g，记为M2。根据磨耗比计算公式，计算出该试样的磨耗比为3.58％。以此方法，检测样块B与C的磨耗比，分别为3.56％和3.59％，三个数值取平均值，可得该锭的磨耗比为3.576％。
对比实验：
利用以上相同的方法检测另外两块硅锭的磨耗比分别为3.103％和3.935％，根据样块不同的磨耗比使用不同的用线量进行切割，得到如下表1的对应关系：
表1不同磨耗比的规定使用不同用线量的切片良率对比表
由实验数据可以看到，对于不同耐磨性(即磨耗比)的硅锭，用线量相同时，磨耗比较低的硅锭切片良率偏低，磨耗比较高的硅锭，切片良率也没有明显的提高；根据磨耗比调整用线量后，磨耗比较低的硅锭，增加用线量后，切片良率得到提升，磨耗比较低的硅锭，降低用线量后，切片良率没有明显降低，但是节约了钢线用量，节约的钢线成本相比良率降低的损失更划算。
以上仅为对比示例，实际使用过程中，需要根据硅棒、钢线、切片设备等实际情况进行数据库的建立，建立合适的对应关系。
实施例2
本实施例提供一种硅棒切割方法，包括以下步骤：使用上述实施例1所提供的硅棒可切割性能的评估方法对待切割的硅棒进行评估；根据评估结果对硅棒选择与其匹配的选择切割用金刚线的用线量，根据选定的金刚线的用线量对硅棒执行切割工艺。
进一步的，根据评估结果选择切割用金刚线的用线量的步骤包括：选取若干已测得磨耗比的硅棒，选用不同的切割工艺条件进行切割，记录不同工艺条件的硅棒的金刚线用线量，建立该磨耗比下不同工艺条件与金刚线用线量的对应曲线，根据不同切割工艺条件与金刚线用线量的对应曲线优化选择合适的切割工艺条件。
进一步的，所述优化选择合适的工艺条件步骤中，切割时长的选择与磨耗比负相关，切割速度的选择与磨耗比正相关，金刚线的用线量的选择与磨耗比负相关。
具体的，当硅棒的磨耗比较大时，切割时长选择较短的，切割速度选择较快的，金刚线的用线量选择较少的。当硅棒的磨耗比较小时，切割时长选择较长的，切割速度选择较慢的，金刚线的用线量选择较多的。
该方法通过样块耐磨性建立磨耗比与切割良率的关系，根据评估结果匹配用线量，然后根据用线量匹配切割工艺。切割过程中的工艺条件包括用线量、钢线回线比，切割时间、线网张力、冷却液用量、冷却液温度等。切割工艺中，冷却液用量和温度基本保持稳定，张力与钢线线径有关，也是保持固定的；切割时间和回线比与用线量相关，用线量确定后，相应确定。
本实施例提供的硅棒切割方法，使用上述实施例1提供的硅棒可切割性能的评估方法，通过测试硅棒的磨耗比，评价硅棒的可切割性能，作为切割工艺选择的参考，由于硅棒上切取的测试样块，在相同工艺条件下的磨损消耗，同时受材料的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量等多个因素的影响，因此相同工艺条件下的磨损消耗当视为这些因素共同作用的结果体现，直接对磨耗比进行量测，能够更全面更直观的反应硅棒的可切割性能。从而避免单纯选用硬度作为评价参考误差大，不全面不准确的问题。此外，根据磨耗比的评估，可以指导后续的切割工艺的工艺参数选择，针对不同的硅棒可切割性能选择不同的切割工艺的参数，从而实现更准确的加工，节省加工成本。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
切取样块，自若干所述硅棒的指定区域分别切取样片，自所述样片切取测试样块；
测试耐磨性，测试各所述测试样块在相同条件下的磨耗比，所述磨耗比与所述硅棒的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量相关；
性能评估，对各所述测试样块的磨耗比进行数据分析，确定所述硅棒的耐磨性；
根据不同磨耗比建立耐磨性评级，进而建立耐磨性评级与可切割性能评级的对应关系曲线，确定所述硅棒的可切割性能。
2.根据权利要求1所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，
当所述硅棒为多晶硅硅棒时，所述切取样块的步骤包括：
切取晶硅方锭；
切取硅棒，分别自所述晶硅方锭的角区、边区和中心区切取若干硅棒；
其中：所述指定区域包括所述硅棒的顶红区域、底红区域和少子寿命合格区域。
3.根据权利要求1所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，
当所述硅棒为单晶硅硅棒时，
所述切取样块的步骤中，所述指定区域包括所述硅棒的头部、尾部和中部；
优选的，所述样块切取自所述硅棒的头部和尾部。
4.根据权利要求2或3所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，
所述切取样块步骤中，自各所述硅棒的不同指定区域切取的各所述测试样块的形状尺寸均相同；
优选的，所述测试样块的端面尺寸中长为1cm～2cm、宽为1cm～2cm，所述测试样块的高为0.5cm～5cm。
5.根据权利要求1所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，
所述测试磨耗比的步骤中，至少包括正式研磨步骤，包括以下步骤：
称量研磨前的所述测试样块的质量；
对所述样块研磨一正式研磨时间；
称量研磨后的所述测试样块的质量；
根据以下公式计算所述测试样块的磨耗比；
其中：η为磨耗比；m1为研磨前所述测试样块的质量；m2为研磨后所述测试样块的质量。
6.根据权利要求5所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，
所述正式研磨的步骤中，使用研磨机进行所述测试样块的研磨；包括：
所述研磨机夹持所述测试样块，研磨盘由砂浆管路供应研磨砂浆，待所述研磨砂浆铺满所述研磨盘后，保持夹持状态下压所述测试样块与所述研磨盘接触，按设定的研磨转速对所述测试样块进行研磨；
优选的，所述正式研磨时间为5min～60min：
优选的，所述研磨砂浆由F目的碳化硅或金刚砂与聚乙二醇配置而成；
优选的，所述研磨砂浆的密度为1.5g/cm3～1.7g/cm3；
优选的，所述研磨砂浆的正式研磨流量为100ml/min～300ml/min；
优选的，所述测试样块下压与研磨盘接触的压力为5N～20N；
优选的，所述研磨转速为50r/min～200r/min。
7.根据权利要求5所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，
在正式研磨的步骤前，还包括：
对所述测试样块进行预研磨；其中：
所述预研磨步骤中使用的砂浆与所述正式研磨步骤中相同；所述测试样块下压与研磨盘接触的压力相同；所述预研磨步骤中的研磨转速与所述正式研磨步骤中的研磨转速相同；所述预研磨步骤中的研磨砂浆的流量与所述正式研磨步骤中的研磨砂浆的流量相同；
优选的，所述预研磨步骤中的预研磨时间为5min～10min；
优选的，经过预研磨后的各所述测试样块预研磨处的表面粗糙度均相同，所述预研磨处在所述测试样块的端面上的位置、面积、形状均相同。
8.一种硅棒切割方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用权利要求1-7中任一项所述的硅棒可切割性能的评估方法对待切割的硅棒进行评估；
根据评估结果对所述硅棒选择与其匹配的切割用金刚线的用线量；
根据选定的金刚线的用线量，对所述硅棒执行相应的切割工艺。
9.根据权利要求8所述的硅棒切割方法，其特征在于，
根据评估结果对所述硅棒与其选择匹配的切割用金刚线的用线量的步骤包括：
选取若干已测得磨耗比的硅棒，选用不同的切割工艺条件进行切割，记录不同工艺条件的硅棒的金刚线用线量，建立该磨耗比下不同工艺条件与金刚线用线量的对应曲线，根据不同切割工艺条件与金刚线用线量的对应曲线优化选择合适的切割工艺条件。
10.根据权利要求9所述的硅棒切割方法，其特征在于，
所述优化选择合适的工艺条件步骤中，切割时长的选择与磨耗比负相关，切割速度的选择与磨耗比正相关，金刚线的用线量的选择与磨耗比负相关。
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