大直径太阳能硅片高效低损耗线切割技术研究.pdf

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1、第25卷第6期2012年11月机电产品开发与刨新文章编号：1002—6673(2012)06—171—03V01．25，No．6NOV．。2012大直径太阳能硅片高效低损耗线切割技术研究韩其锋．吴明明(衢州学院，浙江衢卅I324000)摘要：随着太阳能电池对大直径硅片的需求不断增加，大尺寸超薄硅片多线切割技术的发展趋势将日益明显。传统的外圆和内圆切割已经不能满足现有硅片大尺寸、小切缝、高质量和高效率的要求。本文对硅片切割方法、游离磨料多线切割基本原理、线切割硅片材料去除机理以及切割工艺因素进行了综述。关键词：太阳能硅片；

2、大直径；游离磨料多线切割；高效中图分类号：TG68文献标识码：Adoi：10．3969／i．issn．1002—6673．2012．06．068TheResearchofHigherEfficiencyandLowerLossWire-sawTechnologyoftheLargeDiameterSolarSiliconWaferHANQi一屁昭，WUMing-Ming(QuzhouUniversity，QuzhouZhejiang324000，China)Abstract：Withtheincreasingdemand

3、forsolarbatteryonlargediametersiliconwafers，thedevelopmentofmulti—wire—sawtechnologyoflarge—size，ultra—thinwaferswillbecomeincreasinglyapparent．Thetraditionalouterdiameterandinnerdiametercuttercannotmeettherequirementofthelargesize，smallkerr-loss，highqualityandhi

4、ghefficiencyofsiliconwaferslicing．Siliconwafercuttingmethod，thebasicprincipleoffreeabrasivemulti—wire—saw，materialremovalmechanismofmulti—wire—sawandthecuttingprocessfactorsareintroduced．Keywords：solarsiliconwafer；large—diameter；freeabrasivemulti—wire—saw；higheff

5、iciency0引言太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源．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。作为太阳能电池的基础材料硅片，越来越向大尺寸化、薄片化趋势发展。在太阳能电池的成本中硅片几乎占了50％的成本，所以利用线切割设备的先进工艺和技术特性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。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。1硅片切割方法太阳能硅片切割方法主要有：外圆切割、内圆切割和线切割等，上世纪80年代中期之前的硅片切

6、割都是收稿日期：2012—09—26基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划(2011R427011)作者简介：韩其锋(1990-)，男，大学本科。主要从事精密加工研究；吴明明(1971一)，女，博士在读，副教授／高工。主要从事功能材料精密加工研究。由外圆切割机床或者内圆切割机床完成的。外圆切割刀片一般是在钢质圆片基体外圆部分电镀一层金刚石磨粒，切割时由于刀片太薄容易产生变形和侧向摆动，导致硅片的切缝较大(1mm左右)，晶面不平整，且切割硅片的直径也不能太大(中100mm以内)。金刚石内圆切割时，是在大直径薄钢片基体开内孔

7、，在内孔刃部及周边电镀上金刚石磨粒，由于可以在外圆部分进行夹紧，这使内圆锯片的刚性提高，其切缝也可以减至300¨m左右。由于在切缝和切割直径上的优势，内圆切割成为切割直径为中150～200mm硅片的主要方法，其切割直径最大可达到了中300ram。随着巾300mm和更大直径的硅锭出现以及对更薄硅片的需求．上世纪90年代出现了多线锯，其切缝损失小、切割直径大、成片效率高、适合大批量硅片加工，在国内外太阳能电池的硅片切割上得到了广泛应用。根据磨料的状态可分为固着磨料和游离磨料两种，固着磨料是将金刚石电镀或者滚压在钢丝上：游离磨

8、料是将磨料悬浮在切割液中，由喷洒系统喷洒在切割区域Ⅲ。游离磨料线切割加工过程是切割线、切割液中的磨粒、工件三者相互接触的复杂过程。游离磨料多线切割的切割线171·数控机床世界·多使用表面镀Cu的不锈钢丝(m150—3001xm)，单根线总长度可以达到600一800kin．在使用过程中含有粒度约10～15p,m的SiC