太阳能硅片切割中薄厚片问题分析

在太阳能硅片生产过程中，薄厚片的存在会影响产品的合格率，同时会影响电池片的生产工艺。本文主要对太阳能硅片产生薄厚片的原因进行了分析，以更好地降低和避免薄厚片的产生。

1.引言

切片工序是制备太阳能硅片的一道重要工序，太阳能硅片的切割原理是转动的钢线上携带着大量碳化硅颗粒，同时工作台位置缓慢下降，由于碳化硅的硬度大于多晶硅(晶体硅的莫氏硬度为6.5，碳化硅的莫氏硬度为9.5)，依靠碳化硅的棱角不断地对硅块进行磨削，起到切割作用。薄厚片是衡量硅片品质的一个很重要的指标。薄厚片的存在会影响硅片合格率及电池片的生产工艺，因此这对硅片品质提出了更加严格的要求。

2.硅片厚度产生偏差的原理

硅片的切割过程是在导轮上完成的，钢线在导轮上缠绕形成相互平行的均匀线网，并以10-15m/s的速度运动，砂浆经浆料嘴均匀地流到线网，砂浆中的碳化硅由于悬浮液的悬浮作用裹覆在钢线上，对硅块进行切割。但是随着切割的进行，钢线和碳化硅都会出现不同程度地磨损，钢线的椭圆度增大，携砂能力下降，同时碳化硅的圆度变大，平均粒径减小，切割能力也有所降低，因此，通常在平行工作台运动的方向，硅片入刀点厚度小于出刀点厚度;而和硅块运动方向垂直的方向上，硅片入线侧厚度小于出线侧厚度。硅片厚度有一定的偏差范围，对于180μm厚度的硅片，其偏差范围为±20μm，超过此范围则成为不良品--薄厚片。从根本上讲，薄厚片的产生都是由于各种问题导致线网抖动而造成的。

3.薄厚片原因分析

薄厚片可分为两大类：(1)TV(ThicknessVariation厚度偏差)，主要指硅片与硅片之间相同位置之间的厚度偏差，通常存在于同一锯硅片中。(2)TTV(TotalThicknessVariation整体厚度偏差)，指同一片硅片上最厚位置与最薄位置之间的偏差。薄厚片根据其在硅片内的分布位置可以分为四类：整片薄厚(TV);入刀点薄厚(TTV);硅片中部至出刀点薄厚(TTV);单片薄厚不均(TTV)。其产生原因分析如下：

(1)整片薄厚：

a.导轮槽距不均匀。硅片厚度=槽距-钢线直径-4倍的(碳化硅)D50，根据所需的硅片厚度要求，可以计算出最佳槽距。此外由于在切割过程中，钢线会磨损，钢线直径变小，且端口由圆形变为椭圆形，因此导轮槽距需要根据线损情况进行补偿，以保证硅片厚度均匀。

b.切割前未设好零点。正确设置零点的方法是(以HCT机床为例)：将晶棒装载入机床后，手动降工作台使四条晶棒的导向条刚刚接触线网并点击触摸屏主界面设零点按钮，然后慢速将工作台升至-1.5mm位置真正设零点并命名切割编号。如果零点位置设置不当，导向条接触到线网，则在切割开始后钢线由于受摩擦力作用张力不稳，导致从入刀开始即产生整片薄厚。