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超薄太阳能硅片加工中砂浆的重要性

发表于：2012-04-21 16:31:59

来源：www.solarbe.com作者：www.solarbe.com

超薄太阳能硅片加工中砂浆的重要性

摘要：

在太阳级硅片加工中砂浆的作用不可替代，它既是硅片加工中切割部分不可缺少的一部分同时也是晶锭和钢线的冷却介质之一。如何正确的使用砂浆成为硅片生产质量重要因数之一。

关键词：砂浆、温度

引言：

多线切割机（以下简称为线锯）以极高的出片率、出片质量和生产效率广泛的应用于超薄大直径太阳能级硅片加工生产中。硅片在整个太阳能电池中的成本要占到60%左右。有效的利用线锯的技术特点和先进的工艺来有效是降低成本、节约硅成料同时提高生产效率已经成为这领域中的核心。

硅片切割过程是造成硅片表面缺陷和机械损伤的主要工序，同时对太阳能电池的转换性能有十分大的影响。研究线锯的加工工艺，研究砂浆在硅片加工重要性，在光伏行业中是十分有意义的。

内容:

砂浆

砂浆是性能优越的悬浊液具有切削、冷却、粘滞三中主要功能；其主要成分为悬浮液（其主要成分PEG又称聚乙二醇）和研磨砂（主要为SiC）。常用的为绿色SiC砂浆具有一定的粘性，附着在线锯的线网上跟其一起运动，砂浆能有效的降低硅片表面的应力损伤，提高切削速度。

砂浆的性能分析

● 1）砂浆中的SiC颗粒对硅片有很强的机械摩擦，悬浮液使硅片的表面和SiC之间的摩擦转变为润滑的内摩擦，使其切割中的运动副更加的平稳同时提高了切割速度。砂浆中的悬浮液降低了摩擦的温度，减小了切割损伤。砂浆的润滑作用是指砂浆渗入线网和硅片之间形成润滑膜。由于这层润滑膜的存在减小了摩擦系数、切削热量。同时SiC的微粒磨损和硅片表面的磨损也相应的减小。

● 2）砂浆在进入切割的高温区域时，砂浆的相互对流和砂浆中的悬浮液不断的汽化把切削过程中产生的高温带走，降低切削时的温度。减小悬浮液对硅片表面的氧化也同时减小了精密零件的热变形（例如：导轮、传动轴等）并且使砂浆的本身具有良好的散热能力。

● 3）在硅片的切割过程中会产生大量的钝化的SiC微粉颗粒、硅粉和少量的金属物质，它们很容易的相互抱团并且附着在硅片、线网、导轮槽和滑轮机构的活动的部位。同时影响硅片的表面质量；也同时大大降低了切削的精度。因此我们需要砂浆具有一定渗透性、流动性、粘度。砂浆中的悬浮液中含有表面活性剂，可以包裹在各种微粒的表面使清洗硅片时容易脱落。同时在硅片表面附着可以控制微粒的污染。

2、砂浆的粘温特性

● 超薄线切割中对硅片的总厚度误差（TTV）有严格的要求；同样线锯的机械部分的精密要求也非常的严格。这样一来在线锯的切割过程中对温度的控制尤其重要。线锯长时间工作温度不断的堆积会在一定程度上使得机械机构变形，影响硅片的质量。特别的硅片的弯、翘度等这类的关键指标。所以在线锯中都配备有温度控制系统。

● 在硅片切割过程中，砂浆是由砂浆喷嘴通过沙浆帘均匀的喷在线网上，由导轮带动线网转动将砂浆带如硅锭中进行切割作业。在切割的同时产生高温；温度越高时，分子间的运动加剧同时分子间的引力减小，砂浆粘度也相继变小。砂浆粘度的降低，砂浆中的SiC在钢线上的附着能力也在同时的下降，线锯的切割能力也相应的下降，直接影响的就是硅片质量。这种情况在太阳级硅片生产过程中是经常发生的。所以我们会发现冬季加工的硅片质量要比夏季加工的要好。其主要的原因就是砂浆中的悬浮液受到了环境的影响。

从上面的的实验结果可以看出砂浆中的悬浮液跟随着温度的上升而粘度不断的降低。反之则上升，同也影响了砂浆的粘度。

温度降低时，升温和降温过程的粘度曲线并不是重合的，在降温的过程中，75~30C°之间的悬浮液粘度变化比较小。降温到20C°以下时，粘度的变化最为剧烈。从论文编号为：052-0096（2008）03-0324-04中的实验结果可以得出15~50C°为砂浆的最佳的温度但是在粘度太大的情况在，很容易形成SiC的“抱团”从而影响硅片的切割和表面质量；如果粘度太低砂浆中的悬浮液携带SiC的能力变小，切削能力和效率也同时变小。

结论

● 通过改善砂浆可以获得优良的线切割表面质量。

● 砂浆在切割过程中可以达到高润滑、高粘滞、高冷却、高切割能力等优点，有效的降低了加工过程的是切割应力的产生；同时减小了切割过程中对硅片的损伤。

● 砂浆的粘度受到温度的破坏时，升温和降温的过程曲线并不完全可逆。砂浆温度低于20C°时，粘度较大，砂浆中的悬浮液携带SiC颗粒的能力较强切割能力也同时增大。

关键词：超薄硅片砂浆

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