太陽能硅片無導向條切割技術研究

摘要：當前太陽能硅片切割所用的晶棒均粘接有導向條，但是導向條的使用存在一定弊端，本文主要論述無導向條切割技術，既能保證切割質量，還可達到節(jié)約成本的目的。 　　1 引言 　　目前太陽能硅片切割機器所切割的晶棒是由托盤、玻璃、硅塊與導向條按照特定的位置通過環(huán)氧樹脂膠粘接在一起的，且托盤、玻璃、硅塊與導向條都是表面水平，厚度均勻的。具體操作流程如下:(1)準備好托盤、玻璃，用盤紙和無水乙醇擦拭干凈，并緊固托盤螺絲，檢查玻璃磨砂面是否均勻平整，同時玻璃側面劃線方便托盤定位；（2）準備環(huán)氧樹脂膠，按照比例混合均勻，涂抹在托盤表面，然后將玻璃粘接在托盤上；（3）準備硅塊，檢查硅塊外觀質量，選擇硅塊粘接面，并使用酒精和盤紙將玻璃和硅塊粘接面擦拭干凈；（4）準備環(huán)氧樹脂膠，按照比例混合均勻，涂抹在玻璃表面，將硅塊粘接在玻璃上；（5）膠水固化前將溢出到硅塊、玻璃和托盤表面的殘留膠清理干凈；（6）準備環(huán)氧樹脂膠，將導向條粘接到硅塊表面，每塊硅塊粘2根導向條。 　　而粘接導向條的目的是：由于硅塊質地較硬，入刀切割時，鋼線接觸到硅塊后處于不穩(wěn)定狀態(tài)，鋼線波動產(chǎn)生入刀薄厚片。因此，在硅塊表面粘接導向條。導向條是由環(huán)氧樹脂、石英粉、催化劑、固定劑制成，穩(wěn)定性好，無氣泡，常溫狀態(tài)固化成形，不易變形，不易吸水。由于導向條質地較軟，鋼線接觸導向條后不會產(chǎn)生較大波動，可有效解決入刀薄厚片的問題。 　　2 使用導向條的弊端 　　在切割粘有導向條的晶棒過程中，不可避免會有部分切碎的導向條從硅塊表面掉落下來，落到機床切割室內，可能導致的不良結果有： 　　（1）導向條混入砂漿中，一方面容易堵塞熱交換器，砂漿流量達不到要求，影響切割質量，同時會縮短電機使用壽命；另一方面碎導向條隨砂漿流動，若被卷入線網(wǎng)中會造成跳線或晶棒切斜，產(chǎn)生厚度偏差片等不合格硅片； 　?。?）切割結束，將晶棒從機床內取出后，必須要將硅塊表面的導向條清理干凈，若有殘留的導向條掉落夾到硅片中間，在清洗過程中容易將硅片硌碎； 　?。?）切割過程中，不可避免會有少量硅片掉到切割室過濾網(wǎng)上，此部分硅片要清洗干凈進行回收處理，當導向條掉落夾雜在碎片中時，需要人工分揀出來，無形中浪費了大量人力和時間； 　?。?）切割后的舊砂漿會經(jīng)過在線回收設備重新回收利用，其原理是通過一次離心機的離心作用將切割后舊砂漿中符合標準要求的碳化硅分離出來，將舊砂漿中無切割能力的小顆粒分離出去，得到一次重液，可繼續(xù)使用，再對一次離心產(chǎn)生的一次輕液進行二次離心，把其中的細碎雜質微粉去除，分離出的可回收使用的二次輕液。但當砂漿中混有碎導向條時勢必會影響回收砂漿的質量，進而會導致切割質量問題。 　?。?）由于粘接導向條需要使用環(huán)氧樹脂膠，在切割過程中由于碳化硅和硅塊之間的摩擦作用會產(chǎn)生大量的熱量使膠軟化，這樣當鋼線經(jīng)過入刀面的膠層時，膠層會將鋼線上面攜帶的碳化硅掠下，鋼線直接與硅塊摩擦，容易發(fā)生斷線。 　　3 無導向條切割技術 　　無導向條切割技術，主要是指硅塊表面不再粘接導向條，但為避免產(chǎn)生入刀薄厚的問題，需對粘接所用的托盤工裝及線鋸工序切割工藝進行相應的調整。 　　普通托盤的表面為一平面，托盤兩側厚度一致，采用無導向條技術時，需要托盤表面磨成一斜平面，托盤兩側厚度不一致，成一定角度，托盤兩側的厚度偏差值約為1.5mm。以HCT線鋸機床為例，如圖1所示為導輪C輪、D輪使用的傾斜托盤的側視圖，托盤的傾斜方向一致（A輪、B輪使用的傾斜托盤傾斜方向與圖示相反）。 　　根據(jù)實際切割情況，鋼線的入線側首先經(jīng)過托盤厚度值較小的一側。以下圖1為例，4號棒在進行切割時，鋼線首先經(jīng)過如圖1所示的右側，這樣鋼線切到硅塊中后就被固定在硅塊中，在進行切割時不容易切斜，同時配合調整切割工藝，入刀時便不會再產(chǎn)生入刀薄厚片，保證了入刀點的厚度均勻一致。 　　對粘接有導向條的晶棒切割的硅片和無導向條的晶棒所切硅片分別隨機取10片樣片進行測試，入刀點厚度對比情況如下（單位：mm）： 表1 樣片入刀點厚度對比情況 　　通過上表可知，使用傾斜托盤的無導向條切割技術能夠保證避免出現(xiàn)入刀薄厚的情況。 　　使用無導向條切割技術的優(yōu)勢是：（1）不會有導向條混入砂漿中，保證了砂漿質量，同時熱交換器不易堵塞，延長了使用壽命；（2）硅片內不會夾雜導向條，防止硅片被硌碎，且不需再從碎硅片中分揀導向條，避免浪費大量的時間和人力；（3）可減少膠面B4片的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品質量。由于使用粘有導向條工藝切割時,以HCT機床為例，1、4號棒的出刀面由于存在線弓，出刀時鋼線先經(jīng)過膠層，此時膠層會將部分砂漿掠下，導致鋼線攜砂量降低，切割能力降低，容易產(chǎn)生B4片。使用傾斜托盤切割時，鋼線先經(jīng)過硅塊，再經(jīng)過膠層，可保證鋼線攜砂量，因此能有效降低B4片的產(chǎn)生；（4）不粘接導向條，可節(jié)省導向條和粘接導向條用膠的費用，同時由于減少了粘接工序的操作步驟，因此減輕了員工的勞動量，提升了工作效率。 　　4 結論 　　采用無導向條切割技術，能夠滿足硅片切割的入刀點厚度要求，同時兼具較多優(yōu)勢，對提高硅片質量具有重要意義。