超薄太陽能級硅片切割技術研究

【摘要】：太陽能是世界上最普遍、最安全便宜與清潔的能源,光伏發(fā)電是利用太陽能最重要的一種方式之一。光伏產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游包括硅料、鑄錠(拉棒)、切片、電池片、電池組件、應用系統(tǒng)等6個環(huán)節(jié)。太陽能級硅片切割是光伏電池制造工藝中的關鍵環(huán)節(jié),將硅片厚度進一步降低,對降低光伏中游階段的生產(chǎn)成本具有明顯的經(jīng)濟效益。由于硅材料屬于硬脆材料,在加工的過程中容易產(chǎn)生碎裂,如何在進一步降低硅片厚度的同時保證硅片的質(zhì)量,是目前存在的一大難題。針對切割厚度為170~190μm的太陽能級硅片進行研究,是本文的主要內(nèi)容與方向。本文主要研究了多線切割硅片過程中粘膠、切片、脫膠清洗、質(zhì)量分選等環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)的優(yōu)化,輔助工序砂漿在線回收原理與工藝介紹、主輔料的技術指標與搭配實驗,最后對多線切割過程中出現(xiàn)的重大異常進行原因分析與對策研究,具體內(nèi)容如下:(1)研究了超薄太陽能級多晶硅片切割設備的組成與工作原理,系統(tǒng)性的分析了MB271設備的主要組成部分,設備構件的工作特征與工作條件,介紹了超薄太陽能級多晶硅片生產(chǎn)流程。通過流程說明:必須通過一套完整的工藝流程,來確保切割后硅片的表面質(zhì)量,同時還要保證一定的生產(chǎn)效率,兼顧生產(chǎn)經(jīng)濟利益最大化。(2)研究了超薄太陽能級多晶硅片在多線切割過程中的機理,確保在切割的過程中實現(xiàn)塑性切削,減少硅片表面出現(xiàn)異常情況。通過對切割機理與模態(tài)分析的研究,確定了多線切割線主要的影響因素,為加工參數(shù)的確定提供理論依據(jù)。(3)針對超薄太陽能級硅片切割過程中的主要影響因素,進行了針對性的研究分析與實驗,包括針對導輪的關鍵參數(shù)進行分析與實驗研究、砂漿流量與溫度指標對硅片質(zhì)量的影響分析與實驗、鋼線相關因素影響與實驗、砂漿在線回收關鍵指標進行分析研究。(4)為了更好的解決切割過程中的關鍵異常情況,本文還針對超薄太陽能級多晶硅片切割過程中的斷線與線痕、TTV異常進行了研究分析。通過切割超薄太陽能級硅片的關鍵因素分析與實驗,總結(jié)出影響硅片質(zhì)量與合格率的關鍵因素(導輪、砂漿、碳化硅、鋼線、工件速度),分析了此部分指標的影響因素,初步結(jié)論如下:(1)與現(xiàn)有硅片厚度相比,本文切割的硅片厚度由210μm降低到180μm左右,節(jié)省了15%左右的硅原料。(2)與現(xiàn)有技術相比,本文提出了影響太陽能級硅片切割的影響物理因素指標,如碳化硅的粒徑、PEG的粘度、導輪的指標、鋼線的走線速度規(guī)范化等。(3)通過本文的研究,能夠降低硅片的厚度,同時將技術工藝條件規(guī)范化,減少生產(chǎn)中異常的發(fā)生。 【關鍵詞】：光伏 硅片切割 MB271 砂漿回收 太陽能
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN304.12
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景10-12
• 1.2 太陽能級硅片切割研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 太陽能級硅片切割設備發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 太陽能級硅片切割技術發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本課題研究的意義與創(chuàng)新點16
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容16-17
• 第二章 影響硅片切割質(zhì)量機理研究17-25
• 2.1 硅材料的切割機理研究17-18
• 2.2 多線切割硅片機理研究18-20
• 2.2.1 多線切割模態(tài)原理研究19-20
• 2.2.2 多線切割理論計算研究20
• 2.3 粘棒的機理研究20-21
• 2.4 脫膠清洗機理研究21-23
• 2.5 質(zhì)量分選原理研究23-25
• 第三章 實驗設備與流程介紹25-32
• 3.1 MB271多線切割機型簡介25-28
• 3.1.1 主要組成部分介紹25-27
• 3.1.2 主要部分圖示介紹27-28
• 3.1.3 主操作面板介紹28
• 3.2 實驗流程與注意事項28-32
• 3.2.1 粘膠流程介紹28-29
• 3.2.2 砂漿配置流程介紹29-30
• 3.2.3 硅片切割流程介紹30-31
• 3.2.4 砂漿系統(tǒng)操作介紹31
• 3.2.5 清洗流程介紹31
• 3.2.6 質(zhì)量分選流程介紹31-32
• 第四章 影響切割技術的關鍵因素與實驗研究32-55
• 4.1 導輪的指標分析與實驗33-35
• 4.2 砂漿的作用分析與實驗35-44
• 4.2.1 碳化硅因素分析36-38
• 4.2.2 砂漿特性分析38-42
• 4.2.3 砂漿溫度與粘度的關系測試實驗42
• 4.2.4 砂漿溫度對硅片質(zhì)量的影響實驗42-43
• 4.2.5 碳化硅有效切割粒徑研究43-44
• 4.3 切割鋼線的影響分析與實驗44-48
• 4.3.1 鋼線直徑影響實驗45-46
• 4.3.2 鋼線的線速度與臺速分析與實驗46-48
• 4.4 砂漿在線回收介紹48-55
• 4.4.1 砂漿在線回收的實例說明49-51
• 4.4.2 砂漿在線回收粒度分析51-55
• 第五章 超薄太陽能級硅片微觀分析研究55-58
• 5.1 硅片的顯微組織分析55-56
• 5.2 硅片的晶向測量分析56-58
• 第六章 影響硅片的主要異常因素與處理辦法58-61
• 6.1 斷線58-59
• 6.2 線痕59-60
• 6.3 TTV（硅片厚度變化量）60-61
• 第七章 結(jié)論與展望61-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀學位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文66-67
• 致謝67-68

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