[发明专利]一种硅片切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅片，尤其是涉及一种硅片切割方法。

背景技术

随着能源的紧缺，光伏发电越来越多的受到人们的关注，太阳能电池硅片的市场需求量也越来越大。太阳能电池硅片是将方形单晶硅棒切割成薄片而成的，但由于硅晶材料价格昂贵，尤其在国内硅晶材料极其稀缺，因此如何降低太阳能电池硅片的成本对于提高太阳能对传统能源的竞争力至关重要。

为能够降低太阳能电池硅片的成本，需使一根方形单晶硅棒能够切得更多的硅片，也就是让每片硅片尽量薄，但这对硅片切割技术提出了非常高的要求，同时也使得传统的刀片切割方法被淘汰。硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，其原理是通过一根高速运动的钢丝带动附着在钢丝上的切割刃料对方形单晶硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。目前市场上常见的硅片切割机就是一种应用多线切割原理的加工设备，该硅片切割机包括壳体，壳体内设置有切割室、驱动装置、排线装置及控制系统，切割室的上方设置有可以上下移动的工作平台，工作平台上设置有工件夹具，工件夹具上活动连接有用于夹持硅棒的夹板，切割室的下方设置有第一导轮和第二导轮，第一导轮上设置有多个第一线槽，第二导轮上设置有与第一线槽相对应的多个第二线槽，各个第一线槽的间距为327μm，各个第二线槽的间距为327μm，切割室上方的两侧设置有用于喷射沙浆的沙浆喷嘴，驱动装置包括工作平台驱动电机、放线线轴驱动电机、收线线轴驱动电机、第一导轮驱动电机及第二导轮驱动电机，放线线轴驱动电机连接有第一传动机构，收线线轴驱动电机连接有第二传动机构，第一传动机构包括第一驱动轴承，第二传动机构包括第二驱动轴承，排线装置包括放线线轴、第一排线轮、第一摆动轮、第一测力轮、收线线轴、第二排线轮、第二摆动轮及第二测力轮，放线线轴连接于第一驱动轴承上，收线线轴连接于第二驱动轴承上，放线线轴上预先绕设有切割线，控制系统用于控制整个硅片切割机的各个驱动电机的速度、转向，控制工作平台驱动电机驱动工作平台的升降及控制沙浆喷嘴工作。利用该硅片切割机进行硅片切割的主要过程为：第一步，将绕设有切割线的放线线轴安装于第一驱动轴承上，将收线线轴安装于第二驱动轴承上，将切割线的线头依次绕过第一排线轮、第一摆动轮及第一测力轮，然后从第一导轮的外侧进线，通过各个第一线槽及各个第二线槽将切割线重复环绕于第一导轮和第二导轮上进行布线，布线后从第二导轮的外侧出线，第一导轮和第二导轮之间的切割线构成一个线间距为207μm的平行线网，切割线的线头再依次绕过第二测力轮、第二摆动轮及第二排线轮与收线线轴连接；第二步，将待切割的硅棒的一个轴向侧面粘于一块玻璃上，然后利用活动连接于工件夹具上的夹板夹住玻璃，再调整工件夹具的高度及夹板的深度使硅棒位于平行线网的正上方且靠近平行线网；第三步，调整工件夹具带动硅棒下降的下降速度，下降速度为30mm/min～40mm/min，调整切割线前进的行进速度，行进速度为9.5m/s～11.5m/s；第四步，控制系统控制放线线轴驱动电机、收线线轴驱动电机、第一导轮驱动电机及第二导轮驱动电机同步正向转动，放线线轴上的切割线以9.5m/s～11.5m/s的行进速度向收线线轴前进，同时沙浆喷嘴向平行线网均匀喷射沙浆及工件夹具带动硅棒以30mm/min～40mm/min的下降速度向平行线网下降，沙浆包裹切割线对硅棒进行切割；第五步，当硅棒被切割成多个厚度为180μm的硅片时，控制系统控制各驱动电机同步停止工作，及控制沙浆喷嘴停止向平行线网喷射沙浆，同时控制工作平台上升，待上升结束，取出切割完成的硅片。上述硅片切割技术与其他传统的切割技术相比，具有效率高、产能高、精度高等优点，但由于切割线在切割硅棒过程中可能会出现一点点偏差，再加上切割线在对硅棒进行切割过程中始终是定向前进的，且切割完成需要长达8个小时左右，这样使得切割线产生较大的累积偏差，从而将导致切割得到的硅片存在厚薄不均的现象，或者硅片的两表面质量不够理想等情况，最终影响了硅片的出品率，另一方面，这种切割方法在对硅棒进行切割过程中切割线始终是定向前进的，一刀切到头，这样比较浪费切割线，使切割线的单位长度硅片切割数量较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够缩小切割得到的硅片上下厚薄的差异，且可有效提高切割线的利用率的硅片切割方法。