太阳能硅片无导向条切割技术研究

摘要：当前太阳能硅片切割所用的晶棒均粘接有导向条，但是导向条的使用存在一定弊端，本文主要论述无导向条切割技术，既能保证切割质量，还可达到节约成本的目的。 　　1 引言 　　目前太阳能硅片切割机器所切割的晶棒是由托盘、玻璃、硅块与导向条按照特定的位置通过环氧树脂胶粘接在一起的，且托盘、玻璃、硅块与导向条都是表面水平，厚度均匀的。具体操作流程如下:(1)准备好托盘、玻璃，用盘纸和无水乙醇擦拭干净，并紧固托盘螺丝，检查玻璃磨砂面是否均匀平整，同时玻璃侧面划线方便托盘定位；（2）准备环氧树脂胶，按照比例混合均匀，涂抹在托盘表面，然后将玻璃粘接在托盘上；（3）准备硅块，检查硅块外观质量，选择硅块粘接面，并使用酒精和盘纸将玻璃和硅块粘接面擦拭干净；（4）准备环氧树脂胶，按照比例混合均匀，涂抹在玻璃表面，将硅块粘接在玻璃上；（5）胶水固化前将溢出到硅块、玻璃和托盘表面的残留胶清理干净；（6）准备环氧树脂胶，将导向条粘接到硅块表面，每块硅块粘2根导向条。 　　而粘接导向条的目的是：由于硅块质地较硬，入刀切割时，钢线接触到硅块后处于不稳定状态，钢线波动产生入刀薄厚片。因此，在硅块表面粘接导向条。导向条是由环氧树脂、石英粉、催化剂、固定剂制成，稳定性好，无气泡，常温状态固化成形，不易变形，不易吸水。由于导向条质地较软，钢线接触导向条后不会产生较大波动，可有效解决入刀薄厚片的问题。 　　2 使用导向条的弊端 　　在切割粘有导向条的晶棒过程中，不可避免会有部分切碎的导向条从硅块表面掉落下来，落到机床切割室内，可能导致的不良结果有： 　　（1）导向条混入砂浆中，一方面容易堵塞热交换器，砂浆流量达不到要求，影响切割质量，同时会缩短电机使用寿命；另一方面碎导向条随砂浆流动，若被卷入线网中会造成跳线或晶棒切斜，产生厚度偏差片等不合格硅片； 　　（2）切割结束，将晶棒从机床内取出后，必须要将硅块表面的导向条清理干净，若有残留的导向条掉落夹到硅片中间，在清洗过程中容易将硅片硌碎； 　　（3）切割过程中，不可避免会有少量硅片掉到切割室过滤网上，此部分硅片要清洗干净进行回收处理，当导向条掉落夹杂在碎片中时，需要人工分拣出来，无形中浪费了大量人力和时间； 　　（4）切割后的旧砂浆会经过在线回收设备重新回收利用，其原理是通过一次离心机的离心作用将切割后旧砂浆中符合标准要求的碳化硅分离出来，将旧砂浆中无切割能力的小颗粒分离出去，得到一次重液，可继续使用，再对一次离心产生的一次轻液进行二次离心，把其中的细碎杂质微粉去除，分离出的可回收使用的二次轻液。但当砂浆中混有碎导向条时势必会影响回收砂浆的质量，进而会导致切割质量问题。 　　（5）由于粘接导向条需要使用环氧树脂胶，在切割过程中由于碳化硅和硅块之间的摩擦作用会产生大量的热量使胶软化，这样当钢线经过入刀面的胶层时，胶层会将钢线上面携带的碳化硅掠下，钢线直接与硅块摩擦，容易发生断线。 　　3 无导向条切割技术 　　无导向条切割技术，主要是指硅块表面不再粘接导向条，但为避免产生入刀薄厚的问题，需对粘接所用的托盘工装及线锯工序切割工艺进行相应的调整。 　　普通托盘的表面为一平面，托盘两侧厚度一致，采用无导向条技术时，需要托盘表面磨成一斜平面，托盘两侧厚度不一致，成一定角度，托盘两侧的厚度偏差值约为1.5mm。以HCT线锯机床为例，如图1所示为导轮C轮、D轮使用的倾斜托盘的侧视图，托盘的倾斜方向一致（A轮、B轮使用的倾斜托盘倾斜方向与图示相反）。 　　根据实际切割情况，钢线的入线侧首先经过托盘厚度值较小的一侧。以下图1为例，4号棒在进行切割时，钢线首先经过如图1所示的右侧，这样钢线切到硅块中后就被固定在硅块中，在进行切割时不容易切斜，同时配合调整切割工艺，入刀时便不会再产生入刀薄厚片，保证了入刀点的厚度均匀一致。 　　对粘接有导向条的晶棒切割的硅片和无导向条的晶棒所切硅片分别随机取10片样片进行测试，入刀点厚度对比情况如下（单位：mm）： 表1 样片入刀点厚度对比情况 　　通过上表可知，使用倾斜托盘的无导向条切割技术能够保证避免出现入刀薄厚的情况。 　　使用无导向条切割技术的优势是：（1）不会有导向条混入砂浆中，保证了砂浆质量，同时热交换器不易堵塞，延长了使用寿命；（2）硅片内不会夹杂导向条，防止硅片被硌碎，且不需再从碎硅片中分拣导向条，避免浪费大量的时间和人力；（3）可减少胶面B4片的产生，提高产品质量。由于使用粘有导向条工艺切割时,以HCT机床为例，1、4号棒的出刀面由于存在线弓，出刀时钢线先经过胶层，此时胶层会将部分砂浆掠下，导致钢线携砂量降低，切割能力降低，容易产生B4片。使用倾斜托盘切割时，钢线先经过硅块，再经过胶层，可保证钢线携砂量，因此能有效降低B4片的产生；（4）不粘接导向条，可节省导向条和粘接导向条用胶的费用，同时由于减少了粘接工序的操作步骤，因此减轻了员工的劳动量，提升了工作效率。 　　4 结论 　　采用无导向条切割技术，能够满足硅片切割的入刀点厚度要求，同时兼具较多优势，对提高硅片质量具有重要意义。