太阳能硅片切割技术探究

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1、太阳能硅片切割技术探究　　【摘要】由于近几年来中国的太阳能硅片切割行业异常火爆，太阳能硅片切割技术的研究成为了热点方向，文中基于这一背景对太阳能硅片目前比较成熟的切割方法进行了分析，最后简要探讨了太阳能硅电火花线切割技术。【关键词】太阳能；硅片切割技术；电火花线社会的稳定与和谐发展现在已经离不开能源的储备，21世纪的战争也已经从武力的争斗转换成能源的争斗，谁能拥有持续、清洁的能源，谁的经济就会持续的发展，社会就会更加的和谐、稳定。清洁、持续可利用的能源的研究已经引起了大家的重视。那么太阳能作为一种取之不尽、用之不

2、竭的新型清洁能源，它的开发与利用也已经引起全人类的广泛关注。太阳能电池作为太阳能的可利用形式之一，正在投入到大量的开发研究之中。商业化太阳能电池就是清洁能源的一种，采用的是无毒的晶硅，其中的单晶和多晶硅电池的特点就是光电转换的效率比较高，使用的寿命较长，稳定性比较好，当然成本也是较高的。伴随着半导体制造技术的不断提升与完善，虽然硅片制造成本在不断降低，但是作为中心材质的太阳能电池所用硅片的切割成本一直居高不下，甚至可以占到太阳能总制造成本的30%。3目前硅片的生产已经采用多线锯切割方法，可以生产出面积较大（25c

3、m×25cm）而厚度又相对较薄的硅片，但是在此方法的操作过程中，金属丝要受到多种力的激励，还要受到机械结构的影响，就不可避免的在切割过程中产生变形与振动，瞬间性的冲击就会作用在切割的硅片上。为了避免此现象的发生硅片的切割厚度也从300μm左右进一步降低，争取实现低成本高线切割及减少切缝损耗，但是难度是相当的大。因此实现太阳能晶硅电池行业生产效率的提高及生产成本的降低，对于开展寸超薄硅片切割方法的开拓与创新研究是势在必行的。1太阳能硅片目前比较成熟的切割方法我国进入现代化的时间相对较晚，对于对于硅片装备和切割技术的

4、研究，与其它发达国家的技术水平相比较大的差距还是存在的，特别是多线切割技术，我们目前并没有成熟的产品面市，也难以满足市场应用的需求。太阳能硅片常规切割方法主要有：内圆切割（IDsaw）和多线切割（Wiresaw）。内圆切割操作时利用内圆刃口边切割硅锭，圆盘型刀片外圆张紧。在操作过程中，刀片要高速旋转，不可避免产生轴向振动，刀片与硅片的摩擦力增加，切割时就会产生较大的残留切痕和微裂纹，结束时也容易出3现硅片蹦片，甚至飞边的现象，多线切割作为目前硅片切割的主流技术，其是以钢丝带入切缝的金刚砂粒对硅材料进行切磨，此操作

5、产生的切割力会对脆性硅材料表面产生冲击作用，同时也提高了大尺寸超薄硅片切割得困难度。国内外许多学者和研究机构对硅片放电切割技术为了进一步降低大尺寸硅片切割厚度，减少切缝损耗，进行了深入研究。国外媒体对于低速走丝电火花线切割（LSWEDM）切割硅片的技术已经有过报道，其中日本冈山大学研制出多线放电切割原理样机，采用的是类似于我国高速走丝电火花线切割（HSWEDM）方式的技术，原理采用晶体管脉冲电源并以高熔点钼丝进行单晶硅棒切割，以去离子水为工作介质的研究。依据是用HSWEDM加工所获得的硅片总厚度变化（TTV）和弯

6、曲程度（Warp）与多线切割的结果有极高的相似度，取向生长法形成的单晶硅锭电阻率低（0.01Ω·cm），使HSWEDM用于切割硅锭成为可能。几年来，国内外一些有名大学针对硅片切割的性质，也做了一些相关方面的研究。比利时鲁汶大学、美国内布拉斯加大学均开始探索采用LSWEDM进行了硅片切割技术的实验，结果表明，切缝造成的硅材料损失大约为250μm，与多线切割法得到的数值几乎一样，电阻率在20Ω·cm以下的单、多晶硅片具有可加工性。由此可以看出，WEDM对硅材料切割的研究是针对较低电阻率（3