太阳能硅片切割的线痕和断线分析

2012-07-05 08:56

　　让硅片变得更薄同样可以减少硅原料消耗。在过去的十多年中，光伏硅片的厚度从原来的330μm 降低到现在普遍的180-220μm 范围内。这个趋势还将继续，硅片厚度将变成 100μm. 减少硅片厚度带来的效益是惊人的，从330μm 到 130μm，光伏电池制造商最多可以降低总体硅原料消耗量多达60%。

　　4. 制造业的挑战

　　在硅片切割工艺中我们需要面对多项挑战，主要聚焦于线锯的生产力，也就是单位时间内生产的硅片数量。生产力取决于以下几个因素：

　　1）切割线直径——更细的切割线意味着更低的截口损失，也就是说同一个硅块可以生产更多的硅片，然而，切割线更细更容易断裂。

　　2）荷载——每次切割的总面积，等于硅片面积X每次切割的硅块数量X每个硅块所切割成的硅片数量。

　　3）切割速度——切割台通过切割线组成的切割网的速度，这在很大程度上取决于切割线运动速度，马达功率和切割线拉力。

　　4）易于维护性——线锯在切割之间需要更换切割线和研磨浆，维护的速度越快，总体的生产力就越高。

　　图 2. 硅块通过切割机切割成薄薄的硅片　

　　生产商必须平衡这些相关的因素使生产力达到最大化。更高的切割速度和更大的荷载将会加大切割切割线的拉力，增加切割线断裂的风险。由于同一硅块上所有硅片是同时被切割的，只要有一条切割线断裂，所有部分切割的硅片都不得不丢弃。然而，使用更粗更牢固的切割线也并不可取，这会减少每次切割所生产的硅片数量，并增加硅原料的消耗量。

　　硅片厚度也是影响生产力的一个因素，因为它关系到每个硅块所生产出的硅片数量。超薄的硅片给线锯技术提出了额外的挑战，因为其生产过程要困难得多。除了硅片的机械脆性以外，如果线锯工艺没有精密控制，细微的裂纹和弯曲都会对产品良率产生负面影响。超薄硅片线锯系统必须可以对工艺线性、切割线速度和压力、以及切割冷却液进行精密控制。

　　无论硅片的厚薄，晶体硅光伏电池制造商都对硅片的质量提出了极高的要求。硅片不能有表面损伤（细微裂纹、线锯印记），形貌缺陷（弯曲、凹凸、厚薄不均）要最小化，对额外后端处理如抛光等的要求也要降到最低。