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回收碳化硅使用比例对硅片质量的影响

导读: 碳化硅微粉是多线切割硅片中最主要的磨料,适合切割较硬、脆的材料。多线切割是由导轮带动钢线进行高速运动,由钢线携带砂浆进行研磨的切割方式。本文讨论了不同比例的回收碳化硅对硅片质量的影响。

  摘要:

  碳化硅微粉是多线切割硅片中最主要的磨料,适合切割较硬、脆的材料。多线切割是由导轮带动钢线进行高速运动,由钢线携带砂浆进行研磨的切割方式,而砂浆就是悬浮液(PEG)和碳化硅(SiC)的混合物,当切割完毕后新砂浆变成废旧砂浆,如果把废砂浆丢弃会造成极大的环境污染而且对成本降低也不利,所以目前光伏行业的发展趋势是使用回收碳化硅,本文讨论了不同比例的回收碳化硅对硅片质量的影响。

  引言:

  砂浆就是悬浮液(PEG)和碳化硅(SiC)的混合物,切割完的废砂浆中由于含有较多的铁粉、硅粉等杂质,并且参与切割后的许多碳化硅颗粒破损,直接再参与切割会对切割能力造成极大影响,从而影响硅片质量,所以需要对废砂浆进行提炼,将里面的碳化硅及悬浮液进行再处理,然后将再处理后的碳化硅及悬浮液与新碳化硅、新悬浮液进行一定的比例混配再次切割,目前行业内一般回收碳化硅比例到60%-80%,回收切割液比例使用比例达到40%-90%,甚至100%。

  一、碳化硅中影响质量的参数

  硅片切割主要是钢线携带砂浆进行研磨的滚动式切割,而起主导作用的就是砂浆中的碳化硅,由于切割中碳化硅会与硅发生碰撞、摩擦,使得碳化硅部分颗粒不断的磨损及破碎,从而影响了硅片切割的质量。在碳化硅几个主要的参数当中,硬度、粒型、粒径、圆形度及微粉含量在切割中起到了至关重要的作用,碳化硅硬度是受碳化硅生产的原料的硬度决定的,冶炼时间的长短决定了碳化硅的硬度,如果硬度过低,在切割过程中与硅碰撞摩擦,会导致颗粒被磨平钝化,导致切割能力不足,最终会使硅片产生锯痕;粒型与其破碎的工艺相关,如果颗粒当中长条状、扁平状颗粒较多,切割过程中就不会起到对硅的滚动摩擦,从而使切割能力下降,造成硅片锯痕、切斜的发生;碳化硅生产过程中无法对相同粒径的颗粒进行集中分离,但是颗粒较大与颗粒较小的碳化硅对切割质量都有不利影响,所以都会要求中值粒径在某一范围内;圆形度及微粉含量在回收碳化硅中体现尤为明显,圆形度表征的是碳化硅棱角的锋利程度,在硅片切割时,如果圆形度较大,即棱角平滑,会使切割能力不足导致硅片锯痕的产生;碳化硅的制作过程中尤其是碳化硅从废砂浆回收过程中,微粉很难处理干净,一般指粒径小于2μm的颗粒,微粉存在过多的话,切割过程中微粉会对碳化硅形成包裹,从而使碳化硅的切割能力下降,影响硅片质量。

  二、机床试验部分

  使用相同的设备对156*156mm多晶硅块进行切割,对比不同回收碳化硅比例下的硅片切割质量情况,回收碳化硅比例50%、60%、65%,回收切割液比例90%、钢线型号0.13mm,相同的工艺参数、相同的砂浆更新量的条件下进行,同时使用扫描电镜、贝克曼粒径分析仪、马尔文3000圆形度仪对碳化硅颗粒进行了圆形度、粒径及微粉含量等的检测,同时对比了不同回收碳化硅比例的废砂浆中硅粉、铁粉及硅片质量的检测。

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