太陽(yáng)電池的硅片切割技術(shù)詳解

　　硅片切割是太陽(yáng)能光伏電池制造工藝中的關(guān)鍵部分。該工藝用于處理單晶硅或者多晶硅的固體硅錠。線(xiàn)鋸首先把硅錠切成方塊，然后切成很薄的硅片。(圖1)這些硅片就是制造光伏電池的基板。

　　圖 1.硅片切割的3個(gè)步驟： 切料, 切方和切片

　　硅片是晶體硅光伏電池技術(shù)中最昂貴的部分，所以降低這部分的制造成本對于提高太陽(yáng)能對傳統能源的競爭力至關(guān)重要。本文將對硅片切片工藝、制造業(yè)的挑戰和新一代線(xiàn)鋸技術(shù)如何降低切片成本做一個(gè)概述。

　　線(xiàn)鋸的發(fā)展史

　　第一臺實(shí)用的光伏切片機臺誕生于1980年代，它源于Charles Hauser 博士前沿性的研究和工作。Charles Hauser 博士是瑞士HCT切片系統的創(chuàng )辦人，也就是現在的應用材料公司PWS精確硅片處理系統事業(yè)部的前身。這些機臺使用切割線(xiàn)配以研磨漿來(lái)完成切割動(dòng)作。今天，主流的用于硅錠和硅片切割的機臺的基本結構仍然源于Charles Hauser 博士最初的機臺，不過(guò)在處理載荷和切割速度上已經(jīng)有了顯著(zhù)的提高。

　　切割工藝

　　現代線(xiàn)鋸的核心是在研磨漿配合下用于完成切割動(dòng)作的超細高強度切割線(xiàn)。最多可達1000條切割線(xiàn)相互平行的纏繞在導線(xiàn)輪上形成一個(gè)水平的切割線(xiàn)“網(wǎng)“。馬達驅動(dòng)導線(xiàn)輪使整個(gè)切割線(xiàn)網(wǎng)以每秒5到25米的速度移動(dòng)。切割線(xiàn)的速度、直線(xiàn)運動(dòng)或來(lái)回運動(dòng)都會(huì )在整個(gè)切割過(guò)程中根據硅錠的形狀進(jìn)行調整。在切割線(xiàn)運動(dòng)過(guò)程中，噴嘴會(huì )持續向切割線(xiàn)噴射含有懸浮碳化硅顆粒的研磨漿。

　　圖 2. 硅塊通過(guò)切割線(xiàn)組成的切割網(wǎng).

　　硅塊被固定于切割臺上，通常一次4塊。切割臺垂通過(guò)運動(dòng)的切割線(xiàn)切割網(wǎng)，使硅塊被切割成硅片(圖2)。 切割原理看似非常簡(jiǎn)單，但是實(shí)際操作過(guò)程中有很多挑戰。線(xiàn)鋸必須精確平衡和控制切割線(xiàn)直徑、切割速度和總的切割面積，從而在硅片不破碎的情況下，取得一致的硅片厚度，并縮短切割時(shí)間。