[发明专利]一种减小太阳能多晶硅片切割厚度的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及多晶硅的切片技术，尤其涉及一种减小多晶硅太阳能电池片切割厚度的方法。

背景技术：

硅是一种重要的电子、光学材料，在信息、通讯、航天、环境保护等广阔的领域发挥着重要的作用，市场需求越来越大，但是太阳能电池价格的居高不下是影响太阳能电池推广应用的主要因素。太阳能硅片是太阳能电池片的基础原料，太阳能硅棒的得片率偏低是导致硅片成本过高的主要原因，如何提高单晶硅棒或多晶子锭的得片率是人们最为关注的技术问题。目前硅片的加工方法普遍采用多线切割，多线切割是通过切片机上的高速移动的切割钢线携带切割砂浆中的碳化硅颗粒对晶棒进行打磨切割，从而将晶棒加工成硅片。根据钢线切割原理，钢线直径越大携带砂浆越多，参与切割的碳化硅颗粒就越多，切割效率越高，但钢线直径越大，切割阻力越大，切割缝隙越大，硅料的利用率越低，即硅棒的得片率越低，而硅片得片率高低直接影响了硅料的利用率和企业的经济效益。目前，太阳能多晶硅片的切割厚度为200±20微米。切片机所使用的导轮槽距为350-355微米，钢线直径为120±1微米，砂浆中碳化硅粒径为9.8-10.3微米。申请人经过反复试验，找到了提高硅棒的得片率有效技术途径：

第一、缩小导轮槽距；

第二、减小切割钢线直径；

第三、采用小粒径多棱体碳化硅磨料。

但是如果在现有技术的基础上简单地缩小导轮槽距、减小切割钢线直径，切割钢线的抗拉强度不够，切割钢线与导轮之间由于存在高速磨擦，加上在切割钢线与导轮接触处，由于切割钢线的下半部分没有砂浆冷却，易摩擦产生高温，使钢线出现上低下高的温度差，从而更容易出现钢线断裂，同时，由于钢线切割的阻力过大，当硅片厚度过小时会压损硅片，硅片合格率下降。

发明内容：

本发明的目的是提供一种减小太阳能多晶硅片切割厚度的方法，采用小直径异形切割钢线，改进导轮槽的结构，使之能对切割钢线进行冷却，缩小导轮槽的槽间距、砂浆中碳化硅颗粒为粒径在8.2-8.6微米的多棱体，通过这三种技术方案的配套使用来降低太阳能硅片的厚度，而不会使得切割钢线的抗拉强度变小，不易断裂。

本发明采取的技术方案如下：

一种减小太阳能多晶硅片切割厚度的方法，其特征是：切割钢线采用直径为110～115微米的异形切割钢线，在所述异形切割钢线的外表面上设有非圆凹槽，导轮上导轮槽的槽间距为320～330微米、砂浆中碳化硅颗粒采用粒径为8.2-8.6微米的多棱体，所述导轮槽的横截面形状为等腰梯形或正三角形，在导轮槽的两侧面上沿周向设有溢浆槽。

进一步，所述非圆凹槽横截面形状为三角形、梯形或矩形。

进一步，所述非圆凹槽呈螺旋状设置在钢线的外表面上。

进一步，所述非圆凹槽等间距设置在钢线的外表面上。

进一步，所述溢浆槽的横截面形状为等腰梯形或正三角形。

由于在钢线上设置若干非圆凹槽，当砂浆与快速运动中的钢线接触时，砂浆中的多棱体碳化硅颗粒便落入分布在钢线表面的非圆凹槽内，碳化硅颗粒在砂浆中胶液的黏结作用下较为牢固地咬合在钢线外表面上的非圆凹槽中，由于切割钢线处于高速运动状态，因此位于钢线外表面上非圆凹槽中的多棱体碳化硅颗粒便成为切割硅棒的细微锯齿，同时多棱体碳化硅颗粒沿切割钢线均匀分布，这就实现了对硅棒的多刀切割，从而能大幅度降低钢线的切割阻力，为切割钢线减小钢线直径提供了技术空间。经实际切割生产验证，采用表面设有非圆凹槽的钢线对硅棒进行切片，钢线直径可减小到110微米，该切割钢线携带砂浆中碳化硅颗粒的能力强，更利于硅棒切割效率的提高，硅片的厚度可降至170微米，同时硅片的端面加工质量优于现有技术，硅片加工面的粗糙度小于0.05微米，平面度小于0.05微米，这种切割钢线的直径小，切割阻力小，钢线不易断裂，切割效率高，切割缝隙小，硅片厚度可进一步减小，砂浆用量少，能减少硅棒切割损耗，提高出片率，在导轮槽的周向设有若干溢浆槽，砂浆会沿着溢浆槽流到导轮槽的下部，与切割钢线的下半部分充分接触，这样切割钢线的下半部分也有砂浆冷却，不会因摩擦产生高温而断裂。经测算，若多晶硅片的厚度按180微米，钢线直径按115微米，硅锭的出片率可提高6%以上，按照申请人现有的产量5百万片/月，每张硅片价格6元计算，申请人每月仅出片率单项即可增加30万片硅片，可多增加经济效益180万，钢线及砂浆用量的减少还可进一步降低生产成本，经济效益十分显著。

附图说明：

图1为异形切割钢线的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为导轮上导轮槽的一种结构示意图；