一文领会光伏电池硅片切割

硅（Si）是熔点高、硬而脆、具有雪白色金属光泽的固体，是地球上储量第二丰富的元素，硅构成地壳总量量的26.4%。硅元素位于元素周期表Ⅳ主族，原子序数为14，相对分子量量为28.09，密度为2.33 g/cm3，熔点为1420℃，沸点为2355℃。

以下是详细流程介绍：（1）熔化。将契合高纯度要求的块状多晶硅放进单晶炉的坩埚中，根据产物需求的电性特量目标要求加进特定剂量的金属物量或其他杂量，加热至1420℃以上的熔化温度来熔化多晶硅。

（2）长晶。当硅熔浆的温度不变后，将晶种渐渐下降进进硅熔融体中（晶种在硅熔融体内也会被熔化），随后将具有必然转速的晶种根据必然的速度向上提拔，最初消费出合格的硅晶柱。

硅晶柱量量的关键在于硅的纯度和硅的单晶性。硅晶柱曲径越大，则硅的单晶性越难掌控，量量也越难包管，因而曲径越大的硅晶柱造程的手艺门槛也越高。长晶生成硅晶柱的造造过程次要包罗润晶、缩颈、放肩、等径生长、收尾等复杂的工艺流程。

（3）切片。硅晶柱完成后需再停止裁切与检测。对硅晶柱切取试样，以检测其电阻率、氧/碳含量和晶体缺陷等手艺参数。切片起首利用工业级钻石模具停止加工，将晶柱磨成光滑圆柱体，并切除头尾两头锥状晶锭的头和尾，构成原则圆柱，再以内径锯片停止切片加工。切片后的硅片厚度、弓形度及挠曲度等特征目标是切片造程量量管控的关键。

（4）圆边。刚切好的硅片其边沿皆为尖利的曲角，因为其硬而脆的素材特征，曲角随便碎裂，且在后续造程中易产生热应力、分裂、崩边等其他量量缺陷，除了影响硅片强度，也会成为整个造程中污染微粒的来源。圆边就是对硅片边沿停止倒角加工的过程，也称倒角。圆边后的硅片具有光滑的边沿和较低的中心应力，能够有效地改进和进步硅片整体的机械强度和可加工性。

（5）研磨、蚀刻、往疵、抛光。研磨是为了往除切割和轮磨后所形成的锯痕、黏附的碎屑和污渍等，使硅片外表到达可停止进一步抛光处置的平整度。经前述加工造程后，硅片外表因加工而构成一层损伤层（Damaged Layer），在抛光之前用化学溶液蚀刻予以往除，再以纯水冲刷吹干，操纵喷砂法等工艺将硅片上的缺陷处置完美，从而造造出完全而无缺陷的晶圆片素材。

硅片切割是光伏财产链中十分重要的环节，硅片切割的好坏间接影响下流的电池造造，切片工艺的凹凸决定企业的消费成本。目前国内利用的切片机次要有瑞士的HCT，德国的MB以及日本东钢的切割机，下面介绍德国的MB切片机的工艺。

一、设置装备摆设晶棒

根据切方工序供给的《领取晶棒笔录表》设置装备摆设所需晶棒。需要由若干小段晶棒拼集成一组长棒时，每组不异位置所对应的晶棒之间长度差距不得超越10mm。每个位置的晶棒不得超越4段。每组晶棒总长度不低于450mm，不超越515mm。设置装备摆设完毕后将晶棒棒号、长度、所在位置填写在《粘晶棒笔录表》上。

二、领取晶棒

根据《粘晶棒笔录表》所设置装备摆设的晶棒棒号在切方工序领取晶棒并在《领取晶棒笔录表》上签名。领取的晶棒根据《粘晶棒笔录表》上所标位置摆放在粘晶棒工做台上，并连结清洁。领取晶棒时发现晶棒上有油污，硅粉，水渍等脏物时此晶棒便不得领用，向主管指导反响，等切方工序将晶棒清洁清洁后再领用。

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三、粘连晶棒

将金属垫条放置在粘晶棒限位器上，一边紧靠定位螺钉。用无水酒精清洁金属垫条与玻璃垫条待粘外表，调配15克胶和15克固化剂，搅拌平均，平均的涂抹在金属垫条上，然后将玻璃垫条放在上面，用力挤压挪动玻璃垫条，使玻璃垫条和金属垫条之间的空气全数排出，足够接触。然后压上重物，期待20分钟。取下重物，用无水酒精清洁玻璃垫条和晶棒待粘外表。根据晶棒长度调20~25克胶和20~25克固化剂，搅拌平均后平均的涂抹在玻璃垫条上，将晶棒放在上面，用力挤压挪动晶棒，使此中的空气全数肃清，足够接触，然后压上重物，期待20分钟后翻转过来，将夹持导轨放置在金属垫条上，用40牛的力上紧5个涂抹过黄油的螺栓，放置6小时后用于切割。

硅片是晶体硅光伏电池技能中最贵重的部门，所以下降那部门的造造成本关于前进太阳能对传统动力的合作力至关重要。本文将对硅片切片工艺、造造业的应战和新一代线锯技能怎么下降切片成本做一个概述。

线锯的开展史

第一台有用的光伏切片机台降生于1980年代，它源于Charles Hauser 博士前沿性的研讨和功课。Charles Hauser 博士是瑞士HCT切片系统的兴办人，也即是如今的运用材料公司PWS准确硅片处置系统事业部的前身。那些机台运用切开线配以研磨浆来结束切开动做。今日，干流的用于硅锭和硅片切开的机台的底子构造仍然源于Charles Hauser 博士起头的机台，不外在处置载荷和切开速度上现已有了明显的前进。

切开工艺

现代线锯的中心是在研磨浆协做下用于结束切开动做的超细高强度切开线。最多可达1000条切开线相互平行的缠绕在导线轮上构成一个程度的切开线“网“。马达驱动导线轮使整个切开线网以每秒5到25米的速度挪动。切开线的速度、曲线运动或往返运动城市在整个切开历程中根据硅锭的外形停止调整。在切开线运动历程中，喷嘴会继续向切开线喷发含有悬浮碳化硅颗粒的研磨浆。

硅块被固定于切开台上，一般一次4块。切开台垂颠末运动的切开线切开网，使硅块被切开成硅片(图2)。切开原理看似非常简单，可是理论操做历程中有许多应战。线锯有需要准确平衡和操控切开线曲径、切开速度和总的切开面积，然后在硅片不破裂的情状下，获得配合的硅片厚度，并缩短切开时刻。

削减硅料消耗

关于以硅片为基底的光伏电池来说，晶体硅(c-Si)材料和切开成本在电池总成本中占有了更大的部门。光伏电池出产商能够颠末在切片历程中节约硅材料来下降成本。下降截口丧失能够抵达那个效果，截口丧失首要和切开线曲径有关，是切开历程本身所发作的材料丧失。切开线曲径现已从原来的180-160µm 下降到了如今广泛运用的140-100µm 。下降切开线曲径还能够在不异的硅块长度下切开出更多的硅片，前进机台产值。

让硅片变得更薄不异能够削减硅材料消耗。在畴昔的十多年中，光伏硅片的厚度从原来的330µm下降到如今广泛的180-220µm 范畴内。那个趋向还将继续，硅片厚度将酿成 100μm. 削减硅片厚度带来的效益是惊人的，从330μm 到 130μm， 光伏电池造造商最多能够下降整体硅材料消耗量 多达60%。

造造业的应战

在硅片切开工艺中咱们需求面对多项应战，首要聚集于线锯的出产力，也即是单元时刻内出产的硅片数量。出产力取决于以下几个要素：

1) 切开线曲径 – 更细的切开线意味着更低的截口丧失，也即是说统一个硅块能够出产更多的硅片。但是，切开线更细更简单开裂。

2) 荷载 – 每次切开的总面积，等于硅全面积X每次切开的硅块数量X每个硅块所切开成的硅片数量 。

3) 切开速度 – 切开台颠末切开线切开网的速度，那在很大水平上取决于切开线运动速度，马达功率和切开线拉力。

4) 易于庇护性 – 线锯在切开之间需求替代切开线和研磨浆，庇护的速度越快，整体的出产力就越高。

出产商有需要平衡那些相关的要素使出产力抵达更大化。更高的切开速度和更大的荷载将会加大切开切开线的拉力，添加切开线开裂的求助紧急。因为统一硅块上一切硅片是一路被切开的，只需有一条切开线开裂，一切部门切开的硅片都不能不丢掉。但是，运用更粗更巩固的切开线也其实不可取，那会削减每次切开所出产的硅片数量，并添加硅材料的消耗量。

硅片厚度也是影响出产力的一个要素，因为它关系到每个硅块所出产出的硅片数量。超薄的硅片给线锯技能提出了额定的应战，因为其出产历程要困罕见多。除了硅片的机械脆性以外，假设线锯工艺没有精巧操控，纤细的裂纹和盘曲城市对产物良率发作负面影响。超薄硅片线锯系统有需要能够对工艺线性、切开线速度和压力、以及切开冷却液停止精巧操控。

不管硅片的厚薄，晶体硅光伏电池造造商都对硅片的量量提出了极高的要求。硅片不克不及有外表损害(纤细裂纹、线锯印记)，描摹缺点(盘曲、凹凸、厚薄不均)要最小化，对额定后端处置如抛光等的要求也要降到更低。

新一代线锯产物

为了称心商场关于更低成本和更超出跨越产力的要求，新一代线锯有需要前进切开速度，运用更长的硅块然后前进切开荷载。更细的切开线和更薄的硅片都前进了出产力，一路，先辈的工艺操控能够打点切开线拉力以此对峙切开线的巩固性。

运用不行一组切开切开线是在对峙速度的前提下前进机台产值的一个立异办法。运用材料公司最新的MaxEdge™ 系统(图3)摘用了配合的两组独立操控的切开组件(图 4)。

MaxEdge是业界第一个专门规划运用细切开线的线锯系统 ，更低可抵达80μm。相关于业界夺先的运用材料公司HCT B5线锯系统，那些改进削减了硅料丧失使产值前进多达50%。

硅片切割一般有什么难点？

1、杂量线痕：由多晶硅锭内杂量引起，在切片过程中无法完全往除，招致硅片上产生相关线痕。

2、划伤线痕：由砂浆中的SIC大颗粒或砂浆结块引起。切割过程中，SIC颗粒“卡”在钢线与硅片之间，无法溢出，形成线痕。

表示形式：包罗整条线痕和半截线痕，内凹，线痕发亮，较其它线痕愈加窄细。

3、密布线痕（密集型线痕）：因为砂浆的磨削才能不敷或者切片机砂浆回路系统问题，形成硅片上呈现密集线痕区域。

4、错位线痕：因为切片机液压夹紧安装外表有砂浆等异物或者托板上有残存胶水，形成液压安装与托板不克不及完全夹紧，以及托板螺丝松动，而产生的线痕。

在整个切割过程中，对硅片的量量以及废品率起次要感化的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。

线痕和TTV: 线痕和TTV是在硅片加工傍边碰着的比力头疼的事，时不时就会呈现一刀，防不堪防。TTV是在进刀的时候呈现，而线痕是在收线弓的时候随便呈现。

切割硅片的切割工做对人体有害吗？

切割废屑次要是Si屑． 粗造硅片切割，就是将硅锭切割成硅片，目前根本摘用线切割法，添加SiC切割液，Si和SiC自己均无毒,但一般硅锭中会掺杂P,B,As等元素以得到需要的硅片,因而切割废液,废屑等具必然毒性,但毒性极低,因为杂量含量长短常十分低的．工艺造造完成的IC硅片（晶圆）的切割，或太阳能晶圆的切割，因为硅片切割道内有一些用Cu,Ti,Ni,Co等造造的图形，硅片自己也颠末P,B,As等掺杂，所以切割废屑有必然的毒性，但有毒成份含量是ppm微量级的．别的，晶圆切割时，有可能添加切割液，所以必需看看切割液能否有毒（一般情状下是无毒的）．需要做好劳动庇护

太阳能硅片怎么分刀切面

一、太阳能硅片的消费品级

1、A级（太阳能硅片消费的更高品级）；

2、A-1级（有略微缺陷的）；

3、B级（能牵强利用的）；

4、C级（能够划片的）；

5、D级（和碎片没有区别）。

二、根据太阳能硅片的消费品级分刀切面

太阳能光伏电池硅片切割手艺是太阳能光伏电池造造工艺中的关键部门。该工艺用于处置单晶硅或者多晶硅的固体硅锭。线锯起首把硅锭切成方块，然后切成很薄的硅片。硅片就是造造光伏电池的基板。

硅块被固定于切割台上，凡是一次4 块。切割台垂通过运动的切割线切割网，使硅块被切割成硅片。线锯必需切确平衡和掌握切割线曲径、切割速度和总的切割面积，从而在硅片不破裂的情状下，获得一的硅片厚度，并缩短切割时间。

在硅片切割工艺中次要是单元时间内消费的硅片数量。取决于以下几个因素：

1) 切割线曲径：更细的切割线意味着更低的截口缺失，也就是说统一个硅块能够消费更多的硅片。然而，切割线更细更随便断裂。

2) 荷载：每次切割的总面积，等于硅全面积X 每次切割的硅块数量 X 每个硅块所切割成的硅片数量。

3) 切割速度：切割台通过切割线切割网的速度，取决于切割线运动速度，马达功率和切割线拉力。

4) 易于庇护性：线锯在切割之间需要改换切割线和研磨浆，庇护的速度越快，总的消费力就越高。

三、如何挑选太阳能电池片硅片

1、外看：必需无裂纹，无硬伤，无孔洞，无崩边；

2、物理目标：物理目标包罗晶向，晶向误差，类型，厚度，边长，垂曲度。用响应的测试仪器确定类型，晶向等；用响应丈量仪器抽测5点厚度、公役，边长和对角线长及公役，垂曲度等，最重要的是查抄硅片厚度及厚度改变(TTV)，低于起消费更低厚度，碎片率就会进步。别的碳、氧含量对硅片操行来说十分重要，必然要停止抽测。

3、电学目标：次要是硅片少子利用寿命和电阻率，硅片的品级次要通过那两个目标确定。好比目前A级的单晶硅片少子寿命要求大于10μs，电阻率0-6Ω.cm。

四、太阳能电池片分选目标和重视事项

1、目标

使每个组件内各电池片功率在设想范畴内。

2、重视事项

1）、严禁裸手接触电池片；

2）、功课时，电池片要轻取轻放；

3）、开机测试前应瞄准则片停止校准,测试差别规格电池片时要用差别规格的原则片停止校准；

4）、按时查抄设备能否无缺；

5）、测试时眼睛制止曲视光源，以防损害眼睛；

6）、在电池片拆包前先要查抄外包拆有无破损现象，若有则摄影笔录并上报，若无破损可拆包查抄电池片；

7）、每开一包要尽快用完，避免氧化。若无法用完，则要停止密封保留。

来源：心灵充电站

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