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1、(10)申请公布号 CN 102390094 A (43)申请公布日 2012.03.28 C N 1 0 2 3 9 0 0 9 4 A *CN102390094A* (21)申请号 201110257546.1 (22)申请日 2011.09.02 201110224220.9 2011.08.07 CN B28D 5/04(2006.01) (71)申请人江西金葵能源科技有限公司 地址 337000 江西省萍乡市安源经济转型产 业基地重庆路1号 (72)发明人于景 俞建业 曾斌 叶平 欧阳思周 汤玮 胡凯 (74)专利代理机构萍乡益源专利事务所 36119 代理人张放强 (54) 发明名。
2、称 一种使用金刚石线切割的太阳能级硅晶片及 其切割方法 (57) 摘要 本发明公开了一种使用金刚石线切割的太阳 能级硅晶片及其切割方法，它采用金刚石线对单 硅晶方棒进行切割，所述切割方法是：单硅晶圆 棒经过开方、磨削和研磨加工后形成的单晶硅方 棒进行粘棒，通过粘棒将单晶硅方棒固定在树脂 条上，树脂条固定在粘料板上，再将粘料板连同单 晶硅方棒放入工作舱内，预热并使切割液在工作 舱循环工作，而后进行金刚石切割，将切割的单晶 硅片倒置于脱胶设备上进行脱胶，再用超声波进 行清洗，再进行甩干制造而成。本发明提高了单晶 硅片的光电转化效率和切割效率，可生产厚度为 140-200um的硅片，产品合格率达到9。
3、8%以上；硅 粉可以回收利用，节约了宝贵的硅资源，生产过程 真正实现绿色生产。 (66)本国优先权数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 CN 102390099 A 1/1页 2 1. 一种使用金刚石线切割的太阳能级硅晶片及其切割方法，所述硅晶片呈四角为圆 角或倒角的方形，所述硅晶片表面上具有直线的线痕，它采用金刚石线对单硅晶方棒进行 切割，其特征在于：所述切割方法是：单硅晶圆棒经过开方、磨削和研磨加工后形成的单晶 硅方棒进行粘棒，通过粘棒将单晶硅方棒固定在树脂条上，树脂条固定在粘料板上，再将粘 料板连同单。
4、晶硅方棒放入工作舱内，预热并使切割液在工作舱循环工作，而后进行金刚石 切割，将切割的单晶硅片倒置于脱胶设备上进行脱胶，再用超声波进行清洗，再进行甩干制 造而成。 2.根据权利要求1所述的一种使用金刚石线切割的太阳能级硅晶片及其切割方法，其 特征在于：所述切割方法具体步骤是： （1）粘棒：单晶硅棒在粘接前，对单晶硅棒表面进行处理，使用无水乙醇擦拭单晶硅棒 粘接表面，粘接剂使用美国AB胶，连接材料使用树脂条，在胶固化的过程中使用5-10kg加 压砝码对单晶硅棒加压，排出多余的胶并使其固化；加压时间为0.5-3小时，通过粘棒将单 晶硅方棒固定在树脂条上，树脂条固定在粘料板上，固化 6小时后，再将粘料。
5、板连同单晶硅 方棒放入工作舱内切割， （2）切割预热，切割前将金刚石线专用切割液在切割工作舱内进行循环加热，并使用 300-500m/min的速度进行金刚石线往复试运行，使切割环境达到稳定状况，加热时间为2 小时， （3）切割：切割工艺设定，使用直径138-150um金刚石线，在22-25N的预加张力作用下， 金刚石线速度1000-1400m/min，工作台下降速度在0.6-1.5mm/min， （4）下料：单晶硅棒切割完毕后，关闭金刚石线切削液，将单晶硅片取下， （5）去胶：切下后的单晶硅片倒悬于脱胶设备上，15-20分钟脱胶完毕， （6）清洗：使用超声清洗，清洗过程中单晶硅片在清洗槽中上下。
6、抛动，进行单晶硅片表 面的清洗，而后放入甩干机内进行甩干。 权 利 要 求 书CN 102390094 A CN 102390099 A 1/4页 3 一种使用金刚石线切割的太阳能级硅晶片及其切割方法 技术领域 0001 本发明涉及一种使用金刚石线切割的太阳能级单硅晶片及其切割工艺方法。 背景技术 0002 太阳能单晶硅片用于太阳能电池，单晶硅棒经线切割机加工成硅片。目前，市场上 普遍采用NTC、MB和HTC的多线切割机进行切割加工，切割条件：线切割钢线直径150um，主 辊上开设的槽距为340um，这样的加工条件加工出来的太阳能单晶硅片厚度在20020mm 的范围内，单片耗线量1.06m，硅。
7、粉浪费40%。 0003 目前，高成本仍然是制约光伏发电大规模应用的主要障碍，在硅片生产环节，要求 企业提高生产效率、降低加工损耗、硅片薄片化、提高光电转化效率，同时又要减少对环境 的影响。如金刚石线切割技术在硅片生产中得到了一些应用，它主要用于单晶硅棒的开方， 但用金刚石线来切割硅片的工艺技术，目前仍然处于研发和小批生产阶段，硅晶片切割还 是采用传统的切割工艺。传统切割工艺采用将碳化硅加入到切割液中形成游离式砂浆来进 行线切割，在切割过程中，由于碳化硅在切割液中处于游离状态，在随切割线运动时自身也 在运动，因而在切割的硅片面上会产生云哚式的切痕，使得硅片表面存在大量的损失层，降 低了单晶硅片。
8、的光电转化效率，同时还表现有下列不足问题： 1、采用游离式砂浆切割，切割成本高；切割后砂浆难以回收，对环境影响大； 2、在切割过程中将导致40%的硅粉浪费，使用传统工艺无法进行硅粉回收； 3、切割效率低，单次切割需要7-8个小时，切割效率比较低。 发明内容 0004 本发明的目的在于，针对现有多线切割机加工太阳能单晶硅片工艺存在的上述问 题，采用金刚石线切割技术，在保证切割效果的前提下，降低切割成本，提升切割效率，减少 对环境的影响程度。 0005 本发明是通过这样的技术方案实现的，所述硅晶片呈四角为圆角或倒角的方形， 所述硅晶片表面上具有规则的直线线痕，所述使用金刚石线切割太阳能级单硅晶片的。
9、工艺 方法是：先将单晶硅圆棒经过开方、磨削和研磨加工后形成的单晶硅方棒进行粘棒，通过粘 棒将单晶硅方棒固定在树脂条上，树脂条固定在粘料板上，再将粘料板连同单晶硅方棒放 入工作舱内，切割液预热并在工作舱循环工作，而后使用金刚石线切割成单晶硅片，将单晶 硅片倒置于脱胶设备上进行脱胶，再用超声波进行清洗，再进行甩干制造而成。 0006 所述金刚石线专用切割液由1959%的聚乙二醇、40.580.5%的纯水、0.05 0.2%wt的防锈剂、0.050.2%wt的乳化剂和0.30.5%wt的消泡剂经低速搅拌缸进行搅 拌2小时混合而成。 0007 本发明所述方法具体步骤是： （1）粘棒：单晶硅棒在粘接前，。
10、对单晶硅棒表面进行处理，使用无水乙醇擦拭单晶硅棒 粘接表面，粘接剂使用美国AB胶，连接材料使用树脂条，在胶固化的过程中使用5-10kg加 说 明 书CN 102390094 A CN 102390099 A 2/4页 4 压砝码对单晶硅棒加压，排出多余的胶并使其固化；加压时间为0.5-3小时，通过粘棒将单 晶硅方棒固定在树脂条上，树脂条固定在粘料板上，固化6小时后，再将粘料板连同单晶硅 方棒放入工作舱内切割， （2）切割预热：切割前将金刚石线专用切割液在切割工作舱内进行循环加热，并使用 300-500m/min的速度进行金刚石线往复试运行，使切割环境达到稳定状况，加热时间为2 小时； （3）切。
11、割：切割工艺设定，使用直径138-150um金刚石线，在22-25N的预加张力作用下， 金刚石线速度1000-1400 m/min，工作台下降速度在0.6-1.5mm/min； （4）下料：单晶硅棒切割完毕后，关闭金刚石线切削液供给，打开切割舱门，全自动慢速 抬升工作台，硅片完全与金钢石线脱离后，将加快速度抬升工作台，工作台复位到原点，将 晶棒使用专用下料车取下，整个下料过程安全、可控； （5）去胶：将单晶硅片倒悬于脱胶设备上，进行15-20分钟脱胶； （6）清洗：使用超声清洗，清洗过程中单晶硅片在清洗槽中上下抛动，进行单晶硅片表 面的清洗，而后放入甩干机内进行甩干。 0008 由金刚石线切割。
12、技术切割成的硅片主要指标如下： （1）硅片厚度及允许偏差： 表1 硅片厚度、厚度偏差和几何参数 单位：um （2）直径及允许偏差： 表2 准方型金刚石线切割太阳能电池用硅单晶片尺寸 单位：mm （3）硅片表面质量： 表3 准方型金刚石线切割太阳能电池用硅单晶片表面质量 说 明 书CN 102390094 A CN 102390099 A 3/4页 5 （4）硅片的电性能参数、晶向偏离等指标参照国家相关标准。 0009 本发明采用金刚石线切割机进行单晶硅片切割，具有如下明显效果： 1、由于金刚石颗粒持续粘附在金刚石线表面，金刚石线快速摩擦单晶硅棒表面，利用 金刚石颗粒的坚硬特性和锋利菱角将硅棒逐。
13、步切割，切割的单晶硅片表面存在大量规则线 痕，增大了吸光面积，提高了单晶硅片的光电转化效率； 2、金刚石线切割速度快，为传统切割设备的2.5倍； 3、可生产厚度为140-200um的硅片，产品合格率达到98%以上； 4、切割产生的硅粉可以回收利用，节约了宝贵的硅资源。 0010 5、改变了传统游离砂浆切割高污染、高耗能的问题，生产过程真正实现绿色生产。 具体实施方式 0011 为了更清楚的理解本发明，结合实施例详细描述本发明： 所用金刚石钢线为直径150um，所用槽轮槽距为345um，金刚石线切割机型号Takatori MWS4450D；原料为125125mm太阳能单晶方棒，以下为使用金刚石线。
14、切割机进行单晶硅片 切割的生产方法及具体工艺： （1）粘棒：单晶硅棒在粘接前，对单晶硅棒表面进行处理，使用无水乙醇擦拭单晶硅棒 粘接表面，粘接剂使用美国AB胶，连接材料使用树脂条，在胶固化的过程中使用5-10kg加 压砝码对单晶硅棒加压，排出多余的胶；加压时间为0.5-3小时，将单晶硅棒固定在树脂条 上，通过粘棒将单晶硅方棒固定在树脂条上，树脂条固定在粘料板上，粘接处理6小时后， 再将粘料板连同单晶硅方棒放入工作舱内切割， （2）切割预热，切割前金刚石线专用切割液在切割工作舱内进行循环加热到温度为 25-40度，并使用350m/min的速度进行钢线往复试运行，使切割环境达到稳定状况。预热时 间。
15、为2小时。 0012 （3）切割：切割工艺设定，使用直径150um金刚石线，在25N的预加张力作用下，线 速度1000-1400m/min，工作台下降速度在0.6-1.5mm/min， （5）下料：单晶硅棒切割完毕后，关闭切削液供给，打开切割舱门，确认单晶硅棒是否切 割完全，启动慢速抬升按钮，确认金刚石线是否夹线。单晶硅片完全与金刚石线脱离后，按 快速抬升按钮，工作台复位到原点，将单晶硅片使用下料车取下； （6）去胶：将单晶硅片倒悬于脱胶设备上，进行15-20分钟脱胶； 说 明 书CN 102390094 A CN 102390099 A 4/4页 6 （7）清洗：使用超声清洗的方法，每个工位超声清洗时间为5分钟，清洗过程中硅片在 清洗槽中上下抛动，进行单晶硅片表面的清洗，而后放入温度为100-140的甩干机中甩干 5-10分钟。 0013 由金刚石线切割技术切割成的硅片主要指标如下： （1）硅片厚度及允许偏差 表4 硅片厚度、厚度偏差和几何参数 单位：um （2）单晶硅片表面质量： 表5 准方型金刚石线切割太阳能电池用硅单晶片表面质量 说 明 书CN 102390094 A 。