太阳能电池硅片线锯砂浆中硅屑的回收技术研究

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1、万方数据太阳能电池硅片线锯砂浆中硅屑的回收技术研究／黄美玲等·263·太阳能电池硅片线锯砂浆中硅屑的回收技术研究黄美玲，尹传强，熊裕华，魏秀琴，周浪(南昌大学材料科学与工程学院，南昌330031)摘要多线切割是当前硅太阳能电池片生产的主要工艺。在线切割过程中约有1／2的晶体硅成为锯屑进入到切割砂浆。砂浆中的各种污染物并未进入高纯硅屑晶体内部，因此可以期望通过物理分离、清洗等技术来提取获得高纯硅粉，而不需要通过高耗能的高温化学或相变过程。综述了硅片线切割过程、硅屑形成及废砂浆特性，评述了从线切割废砂浆中回收高纯硅粉的研究现状和

2、进展，包括本研究组近期的研究结果。关键词线锯硅砂浆回收利用DevelopmentofTechnologyforRecoveryofSiliconSawDustsfromWireSawSlurryHUANGMeiling，YINChuanqiang，XIONGYuhua，WEIXiuqin，ZHOULang(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330031)AbstractMulti—wire-sawcuttingisthecurr

3、entmajorprocessfortheproductionofsiliconwafersforsolarcells．AbouthalfOfhighpuritysiliconbecomessawdustsandaremixedintothewiresawslurry．Asthesystemiswellcooledandnosignificantthermaldiffusionoccurs，thecontaminationtOthesilicondustsiSlimitedtOitSsurface，andthereforec

4、anberemovedwithouttheneedforhigh-temperatureenergy-consumingchemicalorphasetransformafionprocesses．Thewire-cuttingprocess，formationofthesilicondustsandcharacteristicsoftheslurryareintroduced．Re—searchesandpatentsforprocessingandrecoveryofthewiresawslurrywaste，withe

5、mphasisOnrecoveryofhighpuri—tysiliconpowders，arereviewed，includingthelatestresultsoftheauthors’group．Keywordswire-saw，silicon，slurry，recovery太阳能电池片普遍采用多线锯配合砂浆切割生产，线切割中使用的砂浆通常是由矿物油或者聚乙二醇(PEG)等带有一定粘度的介质与SiC磨料粉混合而成；线锯丝径一般为0．18ram，产生的锯缝宽度一般为0．2～O．3ram，而当前太阳能电池硅片的厚度为0．1

6、8～O．22ram，这意味着在硅片线切割过程中超过50％的硅料成为锯屑进人砂浆[1’2]。近期正在初步试用直径0．12ram的线锯，同时更薄的电池硅片也在开发中。但无论如何发展，光伏业中约50％的高纯硅料成为锯屑进入废砂浆而损失的状况在今后短期内也难以改变。为了进一步降低太阳能电池的成本，国内外已对废线锯砂浆的回收利用进行了一些研究，其中针对废砂浆中siC、PEG回收的研究比较多[3_]，并已进入硅片切割生产系统或形成专业化回收厂商；而对在线锯过程中混入砂浆的那部分硅料的回收则研究相对得较少，至今亦未见有生产应用。本文将着重

7、介绍、分析和评述这部分硅粉屑的形成、理化性质和回收技术研究。1太阳能电池硅片线切割过程与砂浆特性1．1太阳能电池硅片线锯切割过程随着半导体行业的发展，尤其是太阳能电池对大直径硅片的需求不断增加，对硅片切割精度的要求越来越高。传统的外圆和内圆切割已不能满足现有硅片大尺寸、小切缝、高质量和生产效率的要求。线切割技术是新兴硅晶片的加工工艺，适用于大直径、超薄片、大批量硅晶片的生产[1]。线锯切割技术是20世纪90年代发展起来的，最初是运用游离磨料的方式，即将磨料混在切削液中，利用线带动磨料对工件进行材料去除的动作。后来，为了提高加

8、工效率和降低成本，产生了固着磨料的线锯切割方式。固着磨料切割是指将金刚石磨料电镀、烧结或焊接在钢丝上进行切割，其磨粒成本较为昂贵且线径约为0．3mm，有较大的切缝，导致有较大的材料损耗。目前太阳能电池硅片线切割机主要采用游离磨料切割。线切割的基本原理是把一根细长的钢丝绳缠绕在排线轮上，钢丝