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太陽能硅片切割的線痕和斷線分析

2012-07-05 08:56

　　讓硅片變得更薄同樣可以減少硅原料消耗。在過去的十多年中，光伏硅片的厚度從原來的330μm 降低到現(xiàn)在普遍的180-220μm 范圍內(nèi)。這個趨勢還將繼續(xù)，硅片厚度將變成 100μm. 減少硅片厚度帶來的效益是驚人的，從330μm 到 130μm，光伏電池制造商最多可以降低總體硅原料消耗量多達(dá)60%。

　　4. 制造業(yè)的挑戰(zhàn)

　　在硅片切割工藝中我們需要面對多項挑戰(zhàn)，主要聚焦于線鋸的生產(chǎn)力，也就是單位時間內(nèi)生產(chǎn)的硅片數(shù)量。生產(chǎn)力取決于以下幾個因素：

　　1）切割線直徑——更細(xì)的切割線意味著更低的截口損失，也就是說同一個硅塊可以生產(chǎn)更多的硅片，然而，切割線更細(xì)更容易斷裂。

　　2）荷載——每次切割的總面積，等于硅片面積X每次切割的硅塊數(shù)量X每個硅塊所切割成的硅片數(shù)量。

　　3）切割速度——切割臺通過切割線組成的切割網(wǎng)的速度，這在很大程度上取決于切割線運動速度，馬達(dá)功率和切割線拉力。

　　4）易于維護(hù)性——線鋸在切割之間需要更換切割線和研磨漿，維護(hù)的速度越快，總體的生產(chǎn)力就越高。

　　圖 2. 硅塊通過切割機切割成薄薄的硅片　

　　生產(chǎn)商必須平衡這些相關(guān)的因素使生產(chǎn)力達(dá)到最大化。更高的切割速度和更大的荷載將會加大切割切割線的拉力，增加切割線斷裂的風(fēng)險。由于同一硅塊上所有硅片是同時被切割的，只要有一條切割線斷裂，所有部分切割的硅片都不得不丟棄。然而，使用更粗更牢固的切割線也并不可取，這會減少每次切割所生產(chǎn)的硅片數(shù)量，并增加硅原料的消耗量。

　　硅片厚度也是影響生產(chǎn)力的一個因素，因為它關(guān)系到每個硅塊所生產(chǎn)出的硅片數(shù)量。超薄的硅片給線鋸技術(shù)提出了額外的挑戰(zhàn)，因為其生產(chǎn)過程要困難得多。除了硅片的機械脆性以外，如果線鋸工藝沒有精密控制，細(xì)微的裂紋和彎曲都會對產(chǎn)品良率產(chǎn)生負(fù)面影響。超薄硅片線鋸系統(tǒng)必須可以對工藝線性、切割線速度和壓力、以及切割冷卻液進(jìn)行精密控制。

　　無論硅片的厚薄，晶體硅光伏電池制造商都對硅片的質(zhì)量提出了極高的要求。硅片不能有表面損傷（細(xì)微裂紋、線鋸印記），形貌缺陷（彎曲、凹凸、厚薄不均）要最小化，對額外后端處理如拋光等的要求也要降到最低。