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金刚石线切割技术简析
栏目:产品一类 发布时间:2019-02-27 03:09

  金刚石切割线是通过一定的方法,将金刚石镀覆在钢线上制成,通过金刚石◆●△▼●切割机,金刚石切割线可以与物件间形成相对的磨削运动,从而实现切割的目的。

  金刚石线是用复合电镀的方法将高硬,高耐磨性的金刚石微粉固结在钢丝基体上,而制成固结磨料金刚▲=○▼石锯线%的抗拉强度来自钢丝线,因此钢丝线对金刚石线至关重要。

  与游离磨料不同,金刚石线将金刚石微分固•☆■▲结到钢丝线上,钢丝线往复移动对硅晶体进行切割。

  在切割过程中,碳化硅被冲刷下来,唯有持续进行滚动磨削,而减少切割效率。碳化硅的硬度 9.5(莫氏),而金刚石硬度在 10(莫氏)。金钢•●线m/s,正常切割◇=△▲的砂浆线m/s。而若金钢线再做突破的话,就应该是要更硬,同时兼有更好的自锐性(多晶金刚石),更稳定的固结方式,更快的线速度。

  多晶硅片将全部由砂浆线切割转变为金刚石线切割。不过由于金刚石线切割多晶硅片的损伤层浅、线痕明显等问题,常规砂浆线的酸制绒难以在其表面刻蚀出有效的减反射绒面。

  金刚石线直接添加剂法、干法黑硅(RIE)及湿法黑硅(MCCE)等,由于RIE和MCCE成本及工艺等原因,目前大多数企业以金刚石线直接添加剂法制备金刚石线切割多晶硅片的减反射绒面,当然由于添加剂法制备的电池转换效率低等因素,决定其只是金刚石线切割多晶硅片全面推广的一个过渡阶段。

  金刚石线切割多晶硅片利用二维切割方法,通过电镀或树脂固定的方法将金刚石颗粒镶嵌在不锈钢丝上,直接利用其高速运转对硅片进行磨削切割,具有切割效率高、环保、适合于薄片切割及硅料利用率高等优点,但表面损伤层浅且有较多粗线痕;砂浆线切割多晶硅片利用三维切割方法,采用不锈钢丝将SiC微粉及聚乙二醇等带入切割区进行磨削切割的方法,具有表面损伤层较深且基本无线痕•□▼◁▼优势,但产量低、硅料损耗大、环境污染大等。

  由于金刚石线多晶硅片与砂浆线硅片损伤层等差异较大,因此利用砂浆线酸制绒的方法对金刚线多晶硅片进行制绒时反射率达到28%左右,平均Eta比常规砂浆线%左右,主要是由于其制绒后反射率★-●=•▽过高,从而导致Isc下降。

  一般来说,按照金刚石线添加剂厂家建议的HF/HNO3/DI初配,没有加入添加剂时减重较高,反应较剧烈,气泡较大较少,反射率高,绒面会较大较浅;加入添加剂后减重会明显降低,反应变慢,但气泡较小较多,反射率变低,表面整体变暗,绒面普遍较小较深,这是因为:金刚石线添加剂会降低制绒药液的表面张力,有利于气泡、反应的含硅络合物等形成的掩膜脱离硅片表面,尤其是对硅片底部的作用效果较为显著,因此在金刚石线添加剂作用下促进绒面纵向发展,这样制绒时纵向反应速度与横向反应速度★◇▽▼•差异比无金刚石线添加剂时小很多,从而有利于硅片的绒面变小变深,达到降低反射率的目的。由此表明:金刚石线添加剂首先是抑制制绒反应的进行,使得整体反应速度变慢,同时通过控制绒面宽度和深度降低反射率,达到陷光效果。下图即为有无金刚石线D绒面照片,对比可发现:有金刚石线○▲-•■□添加剂时绒面明显更小,出绒率更▽•●◆多,这是由于添加剂相对促进硅片纵向反应的结果。

  目前各厂家金刚石线添加剂直接制绒法的初配比例差异较大,一方面是由于市场上金刚石添加剂的种类繁多,添加剂配方差异较大;另一方面是因为多数添加剂及电池厂家都仅在常规砂浆线多晶硅片初配的基础上进行适当调整,并没有调试出一个很好的初配比例,这样会造成制绒后的反射率难以达到添加剂所能达到的最低值,不利于提高电池的转换▪…□▷▷•效率,同时会造成大量HF和HNO3的浪费。

  如果金刚石线添加剂的用量偏少而HF/HNO3用量过多,不仅会造成化学品的浪费,而且很难达到降低金刚石线多晶硅片制绒反射率的目的。尤其是HNO3对反射率较为敏感,HNO3稍多就会造成表面发白,反射率迅速增加,HF过多会造成黑绒及整体反应加速等现象。如果添加剂用量偏◆◁•多,不仅造成其浪费,还不利于提高电池转换效率(金刚石线添加剂含有有机物等),同时也难以界定HF/HNO3用量是否达到合适配比,不利于获得更低的制绒反射率。因此,我认为金刚石线添加剂制绒初配时首先需要考虑合适的金刚石线添加剂的用量,然后通过工艺调整得到最佳的HF/HNO3/DI配比,这样才能得到最低的反射率,提高金刚石线多晶电池的Isc和Eta。

  在适当的初配比例下,可通过逐步的工艺调整得到理想药液配比(包括添加剂量,HF、HNO3及DI用量,甚至带速、温度等、循环流量等)。工艺调试过程中遵循单一变量的原则,并重点监控绒面、反射率(表面敏感程度)、减重及外观黑丝状况等参数,通过每次工艺调整后各监控参数的变化分析药液中各化学品量状态(过量还是少量),尤其注意一些突变性的变化,这有助于快速帮助我们把握某些化学品的量是否适宜。配合对金刚石线添加剂原理的理解及各种化学品的作用,可建立一个金刚石线多晶硅片制绒反应的模型,通过对工艺调试过程中各监控参数变化进行逻辑推理,可得到理想的金刚石线添加剂▪•★药液配比。针对不同用量的金刚石线添加剂,可调试出不□◁同的相适宜的HF/HNO3/DI配比,同时此方法亦可调试出最佳的HF/HNO3自动补加比例。

  在切割过程中,碳化硅被冲刷下来,唯有持续进行滚动磨削,而减少切割效率。碳化硅的硬度9.5(莫氏),而金刚石硬度在10(莫氏)。金刚线m/s,我们正常切割◆■的砂浆线m/s。而若金刚石线再做突破的话,就应该是要更硬,同时兼有更好的自锐性(多晶金刚石),更稳定的固结方式,更快的线速度。

  金刚石线▲●…△替代了传统砂浆的切割的碳化硅、悬浮液、钢线,对比三项▷•●来说,、根据砂浆使用结构线加线回收砂浆系统的单片控制在0.65元算比较前沿的,但不是每一家都可以达到这个程度,金刚石线的电镀线切割基本持平,树脂金刚石线毛钱。

  金刚石线的母线采购单价是高于普通直拉刚线几倍的价格,对于直拉刚线的品质要求也要更高,需要经过多次上砂和清洗和修磨▼▲工艺。

  建议一个具有可★▽…◇△▪▲□△示范性、可复制的前沿技术推广应用的生产测试部门,对每批次刚线进行切割和前沿技术的摸索,经过了品质检验和实际生产的测试双向检测。

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