1、硅片切割工藝、硅片切割工藝和硅片切割是太陽(yáng)能光伏電池制造過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該工藝用于處理單晶硅或多晶硅的固體硅錠。線鋸首先將硅錠切割成方塊，然后將其切割成非常薄的硅片。這些硅片是制造光伏電池的基板，現(xiàn)代線鋸的核心是超細(xì)高強(qiáng)度切割線，用于通過(guò)研磨漿料完成切割動(dòng)作。多達(dá)1000條切割線平行纏繞在線輪上，形成水平切割線“網(wǎng)”。電機(jī)驅(qū)動(dòng)線輪以每秒5-25米的速度移動(dòng)整個(gè)切割線網(wǎng)。在整個(gè)切割過(guò)程中，切割線的速度、直線運(yùn)動(dòng)或前后運(yùn)動(dòng)將根據(jù)硅錠的形狀進(jìn)行調(diào)整。在切割線移動(dòng)過(guò)程中，噴嘴將連續(xù)地向切割線噴射含有懸浮碳化硅顆粒的研磨漿料。硅塊固定在切割臺(tái)上，通常一次四塊。切割臺(tái)通過(guò)移動(dòng)的切割絲垂直切割網(wǎng)，從而將硅

2、塊切割成硅片。切割原理似乎很簡(jiǎn)單，但在實(shí)際操作中有很多挑戰(zhàn)。線鋸必須精確地平衡和控制切割線直徑、切割速度和總切割面積，以獲得一致的硅片厚度，并在不破壞硅片的情況下縮短切割時(shí)間。其次，內(nèi)圓切割技術(shù)，內(nèi)圓切割技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下：(1)切片精度高。(2)切片成本低，同規(guī)格級(jí)別的內(nèi)圓切片機(jī)價(jià)格是線切割機(jī)價(jià)格的1/31/4，線切割機(jī)需要配備專(zhuān)用的粘合機(jī)。(3)每件都可以調(diào)節(jié)。(4)小批量、多規(guī)格加工的靈活加工可調(diào)性；(5)自動(dòng)和單片機(jī)模式切換操作方便。(6)低成本輔助材料(線切割機(jī)的磨料和磨料液應(yīng)定期更換)。(7)對(duì)于不同的板厚度，需要較少的調(diào)整時(shí)間。(8)不同的桿直徑需要更少的調(diào)整時(shí)間。(9)便于維修和安

3、裝刀具。然而，隨著硅片直徑的增加，內(nèi)圓切割技術(shù)的缺陷使得硅片表面的損傷層增加(約3040微米)。外圓切割技術(shù)，外圓切割機(jī)主要包括臥式和立式，由主軸系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)械控制系統(tǒng)、電磁旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)等組成。主軸系統(tǒng)是其核心系統(tǒng)，刀片安裝在主軸上。通常，一層金剛石磨粒被電鍍?cè)阡摫P(pán)基底的外圓周上，其可以用單刀或多刀切割。切割時(shí)，由于刀片太薄，容易產(chǎn)生變形和橫向擺動(dòng)，導(dǎo)致狹縫大(約1毫米)和晶面不均勻，切割后的硅片直徑不能太大(100毫米以內(nèi))。多線切割，也稱為線鋸，通常使用不銹鋼絲(直徑80-200 m，長(zhǎng)度600-800km)繞導(dǎo)向輪(有兩個(gè)軸，三個(gè)軸或四個(gè)軸)來(lái)回移動(dòng)，保持20 N-30 N的

4、張力，形成一百個(gè)鋸帶， 并在導(dǎo)輪的驅(qū)動(dòng)下高速運(yùn)轉(zhuǎn)(圖1)。將含有顆粒尺寸約為10 m-25 m的碳化硅或金剛石磨料的粘性漿料引入硅棒的切割區(qū)域，磨料被軋制并嵌入硅晶體中以形成三體磨料磨損，從而產(chǎn)生切割作用(圖2)。 該方法加工出晶片具有較小的彎曲、翹曲、總厚度公差和切割損耗，且平行度好，表面損傷層淺。研究主要集中在切割機(jī)理、振動(dòng)切割、切割方向、線張力、溫度控制等方面。并取得了良好的效果。它已經(jīng)成為切割直徑大于200毫米的硅片的主流技術(shù)。切割損失范圍為150 210 m，硅片厚度可達(dá)100 200 m，損傷層深度為15 25 m，但表面會(huì)留下明顯的線痕。WEDM加工的原理是在工件和電極絲之間使用

5、脈沖電火花放電。瞬間高溫使工件材料局部熔化或汽化，從而達(dá)到目的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，WEDM法得到的硅片總厚度變化和彎曲度與多線切割法得到的硅片總厚度變化和彎曲度基本相同，鉬絲切割的直徑為9250，切割縫造成的硅材料損失約為280pm，與多線切割法得到的值相當(dāng)。WEDM，示意圖，內(nèi)圓切割可用于切割較大直徑的硅片，因?yàn)樗韧鈭A切割具有更大的刀片韌性；與多線切割相比，它具有不需要供應(yīng)砂漿、廢物處理少、芯片成本1314、每個(gè)芯片的晶向調(diào)整和厚度調(diào)整、多規(guī)格小批量加工等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是表面損傷大、切割損耗大、生產(chǎn)效率低，這是中小型硅片小規(guī)模生產(chǎn)的主要方法。從目前的線切割試驗(yàn)來(lái)看，所得硅片的總厚度變化和彎曲度與多線切割幾乎相同，其成本遠(yuǎn)低于多線切割，將成為一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的加工方法。表l是這些切割方法中較老的