钻石线太阳能薄片实验总结.docx

钻石线太阳能薄片实验总结实验背景：硅片作为光伏发电最主要的原料之一，是太阳能电池加工成本中最昂贵的部分, 因此提高硅片的制造水平，降低硅片的制造成本，研制开发太阳能电池用超薄硅片对于提高太阳能对传统能源的竞争力至关重要。 传统砂线液由于加工原理上的缺陷，致使产出硅片品质不能满足市场要求。于是我们计划采用高效率的钻石线工艺进行薄片加工。项目计划：1. 验证钻石线的薄片加工能力，确保产出薄片各项参数能够满足要求。2. 钻石线切割硅片出刀位置存在细小边崩，上阶段在对切割工艺进行多方面改善后仍未解决崩边问题，本次试验计划通过试用小颗粒钻石线（10-20um）解决崩边。实验过程： 鉴于晶片在太阳能正常硅片加工上的经验，本次薄片切割工艺使用相对成熟的正常片加工工艺。该工艺能够有效的保证硅片厚度、TTV、翘曲度等各项参数。部门共进行5次切割实验，测试数据如下：项目实际内控要求硅片厚TV21525翘曲度943 平均19um40粗糙度Ra0.58 Rz2.9Ra1.5 Rz5金属离子含量Fe2.07E+12Cu7.01E+11Fe5E+13Cu10E+13观察以上数据可以发现，硅片各项参数已基本能够满足sunpower要求，但每片硅片出刀口部位均存在崩边，下图为在olympus下拍摄的崩边照片。崩边宽度大于20um，长度大于50um，深度大于20um，目视能够明显看出，不能满足客户要求。序号采取措施目的效果备注第一刀正常工艺验证钻石线薄片切割能力每片硅片都存在崩边，崩边较为明显第二刀降低出刀位置冷却液流量降低硅片抖动崩边明显改善流量由300L/min降至150L/min第三刀降低出刀位置线速度降低硅片及钻石线抖动崩边差于第二刀线速度由900m/min降低至600m/min第四刀1.降低出刀位置工作台下降速度2.恢复线速度降低出刀位置线弓只有少量线性崩边，但仍然存在大量点性边崩下降速度由0.48mm/min下降至0.24mm/min第五刀斜向切割减小出刀面积硅片粘接面崩边减少，但出刀圆弧面出现严重角崩单晶与线网呈7夹角崩边产生原因分析：1. 由于硅片较薄，单晶切割至出刀口位置时，硅片抖动幅度较大，造成出刀口损伤。2. 钻石线切割时存在线弓，线运行时发生横向摆动，损伤硅棒。3. 切割至末尾时，单晶受线弓应力。钻石线切割能力强，应力瞬间释放造成硅片损伤。4. 由于粘接胶的硬度小于单晶，从微观上看，钻石线在切割至粘接胶时，线弓瞬间降低，导致硅片该点被金刚石颗粒挂伤，造成崩边。方案实施情况：效果分析：1. 降低流量：钻石线工艺要求流量较大，但过大的流量冲击在硅片上导致硅片震动幅度加大。降低流量可有效的减少震动，改善效果比较明显，但未能解决崩边。2. 降低线速度：降低出刀位置线运行速度，线切割能力下降，导致线弓增大。另外，线运行速度与线的横向摆幅之间并非简单的正比关系，降低线速不一定能够减少摆动。3. 降低工作台下降速度：降低下降速度后，线弯曲度降低了约0.5mm左右，降幅15%。线弓改善比较明显，但对崩边的改善效果并不明显。4. 斜向切割：观察前几刀切割情况发现，硅片入线、出线端很少出线崩边，斜切方式能够使进线面积最大化。但本次实验完成后发现约有20%的硅片出刀圆弧面存在严重角崩，可能为线弓瞬间降低将硅片圆弧角挂伤。并且粘接面仍然存在少量崩边，崩边问题未能解决。斜 切 示 意 图附：各刀出刀位置线弓对比第一刀第二刀第三刀第四刀第五刀线弓（mm）3.73.73.83.31.8注：第五刀出刀线弓为钻石线切割至圆弧点时的线弓，由于切割面积小，线弓较小。实验总结：通过五次切割实验已确定钻石线切割方式能够保证薄片各项参数，但经过多次工艺改善仍不能够有效解决崩边现象，部门决定暂时停止实验，待更小粒径钻石线到厂后再继续实验。下一步计划：1. 试用8-16um粒径钻石线，降低金刚石颗粒对硅单晶的损伤。2. 分析设备输出的线弯曲度图形，进一步优化工