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硅片切割技術是指將單晶硅棒或多晶硅錠切割成一定厚度硅片的切割技術。這道工序基本決定硅片的四個重要參數，即硅片表面的晶向、厚度、平行度和翹曲度，其加工效率和加工質量直接關系著整個硅片生產的全局硅片。3 L5 U8 U* E+ H# J9 Q8 X$ N
固結磨料多線切割技術，即金剛石線鋸切割技術。該切割技術由美國 Crystal System公司研發并已申請專利，自此越來越多的科研人員開始了金剛石切割技術的研究。
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# A$ a& p% z8 n1 r) w5 ]" s 1. 切割速率高。砂漿切割是鋸絲、磨料、硅片相互作用的“三體加工”，三者之間在切割過程中始終處于相對運動狀態，其作用力容易分散，而金剛石切割是鋸絲直接對硅片進行切割的“兩體加工”，切割過程中，固著的金剛石顆粒受力均勻且方向單一，力的使用率更高，更容易進行有效切割。金剛石切割速率是游離磨料線鋸切割速率的 2.5 倍以上； 2. 硅切片質量好，表面損傷更淺[15,16]，硅片厚度均勻性好，硅材料損耗低且易于獲得硅薄片； 3. 無需添加 SiC 和聚乙二醇等研磨漿料，僅需水基冷卻劑，切割液和硅鋸屑的回收提純再利用簡單方便高效，金剛石切割可大大降低硅片的加工成本且可減少對環境的污染；, v6 s( j {: F( H/ [
4. 硅鋸屑易于回收。3 D4 J( a* z( ~& R
5. 所切割的硅片光伏應用性能佳。有多家企業報道金剛石切割的單晶硅片比砂漿切割的單晶硅片制得的電池轉換效率高 0.1～0.15 %。# {* h4 Y, r3 c# `
研究表明：金剛石切割硅片的損傷 層厚度為6 μm，砂漿切割多晶硅片的損傷層厚度10μm。
. g2 ~9 L8 E) z2 o 金剛石線鋸切割技術是一種采用固著金剛石顆粒的鋼線代替鋼線和砂漿的新型切片技術。與現行的砂漿切割技術相比，它具有切割速率快、環境負荷小以及切割鋸屑易回收等優勢。
, X+ h6 v) b. G$ H5 e" R! S# v" n! X1 [ 2 為什么金剛石切割多晶硅片的生產卻迄今未實現
, G9 n* ^ @$ C: v# g$ V. N" S# B 金剛石切割技術在切割碳化硅，藍寶石等硬脆材料方面的應用非常廣泛，并且鋸線和鋸床技術日臻成熟，成本不斷下降，與砂漿線切割成本持平而更具競爭力，因而激發了國內外研究人員將其應用于硅片切割的興趣。在單晶硅切割方面，國外應用金剛石切割技術對其進行切割已趨于普及并成為標準切割技術，國內也已應用金剛石切割技術對單晶硅進行切割生產；在多晶硅切割方面，金剛石切割也開始實驗并切割成功，但金剛石切割多晶硅片的生產卻迄今未實現，
+ v9 n4 ]5 H/ C! b3 ^; i 1. 金剛線的制作成本很高，固著金剛石顆粒的不銹鋼絲線顯然比砂漿切割所用的單純的不銹鋼絲要貴很多倍；
) ?' h7 q3 k, E8 c 2. 金剛石切割硅片表面有平行切割紋，硅片順著切割紋方向的破裂強度僅為砂漿切割硅片的一半，加工過程中，需要倍加小心，碎片率仍偏高；再則，金剛石切割多晶硅片過程中，由于多晶硅具有多個晶向，相對難切較易斷線；
# L+ G/ v* ^5 D9 O5 v; s4 Y4 v' ~ 3. 金剛石切割多晶硅片表面發生晶硅向非晶硅的晶相轉變，且硅片表面損傷層，比砂漿切割多晶硅片的損傷層要淺；
t: @# w. H% S8 P 4. 金剛石切割多晶硅片出現各向異性的力學性能，平行于切割紋方向的臨界斷裂性能高于垂直切割紋方向的臨界斷裂性能，且低于砂漿切割多晶硅片的臨界斷裂性能；
0 b* O* J5 H+ s& q9 G 金剛石切割單晶硅片的制絨不成問題，金剛石切割的單晶硅片用傳統的堿刻蝕制絨就可以獲得減反效果絕佳的金字塔絨面，并且其表面的切割紋能夠被徹底去除[51]。但金剛石切割多晶硅片難刻蝕制絨，不能沿用工業推廣的砂漿切割多晶硅片濕法酸制絨方法實現有效刻蝕制絨，表現在制絨后反射率仍偏高、切割紋依存。
9 X S3 Z; q7 E% }: C' x 與現行的砂漿線鋸切割硅片相比，金剛石線鋸切割硅片表面總呈現明顯的切割紋。對單晶硅片而言，這種切割紋能夠在各向異性的堿刻蝕制絨過程中，完全去除；然而對于金剛石切割多晶硅片的而言，其表面的切割紋難于通過現行常規酸性濕法制絨技術刻蝕制絨去除。
2 V5 R9 I: { p0 N2 H" c 金剛石切割硅片盡管宏觀呈現明顯切割紋，其實微觀粗糙度比砂漿切割硅片小。因此認為這些切割紋應該不會影響太陽能電池性能，但遺憾的是，光伏市場多方反映表明，其切割紋表觀足以阻礙其市場發展。 ; h6 F4 m/ h: c# C: N6 @/ K: O/ D" Z
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發表于 2021-2-4 15:09:20
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