硅（Si）是熔點(diǎn)高、硬而脆、具有銀白色金屬光澤的固體，是地球上儲(chǔ)量第二豐富的元素，硅構(gòu)成地殼總質(zhì)量的26.4%。
硅元素位于元素周期表Ⅳ主族，原子序數(shù)為14，相對(duì)分子質(zhì)量為28.09，密度為2.33 g/cm3，熔點(diǎn)為1420℃，沸點(diǎn)為2355℃。
硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸鹽等形式存在，需要經(jīng)過(guò)較為復(fù)雜的冶煉過(guò)程和超高的提純加工工藝才能達(dá)到和滿足半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)制造的要求，用于半導(dǎo)體的單晶硅純度要求為99.9999%，甚至達(dá)到99.9999999%以上。
單晶硅生長(zhǎng)方法按照晶體的生長(zhǎng)方式不同，可分為直拉法、區(qū)熔法和外延法等，其中，以下介紹的直拉法是現(xiàn)在比較主流的單晶硅生長(zhǎng)方法。單晶硅通過(guò)切片、圓邊、研磨等工序后得到硅片。
將符合高純度要求的塊狀多晶硅放入單晶爐的坩堝中，依據(jù)產(chǎn)品需求的電性特質(zhì)指標(biāo)要求加入特定劑量的金屬物質(zhì)或其他雜質(zhì)，加熱至1420℃以上的熔化溫度來(lái)熔化多晶硅。
當(dāng)硅熔漿的溫度穩(wěn)定后，將晶種慢慢下降進(jìn)入硅熔融體中（晶種在硅熔融體內(nèi)也會(huì)被熔化），隨后將具有一定轉(zhuǎn)速的晶種按照一定的速度向上提升，最后生產(chǎn)出合格的硅晶柱。
硅晶柱質(zhì)量的關(guān)鍵在于硅的純度和硅的單晶性。
硅晶柱直徑越大，則硅的單晶性越難掌控，質(zhì)量也越難保證，因此直徑越大的硅晶柱制程的技術(shù)門(mén)檻也越高。
長(zhǎng)晶生成硅晶柱的制造過(guò)程主要包括潤(rùn)晶、縮頸、放肩、等徑生長(zhǎng)、收尾等復(fù)雜的工藝流程。
硅晶柱完成后需再進(jìn)行裁切與檢測(cè)。對(duì)硅晶柱切取試樣，以檢測(cè)其電阻率、氧/碳含量和晶體缺陷等技術(shù)參數(shù)。
切片首先使用工業(yè)級(jí)鉆石模具進(jìn)行加工，將晶柱磨成平滑圓柱體，并切除頭尾兩端錐狀晶錠的頭和尾，形成標(biāo)準(zhǔn)圓柱，再以內(nèi)徑鋸片進(jìn)行切片加工。
切片后的硅片厚度、弓形度及撓曲度等特性指標(biāo)是切片制程質(zhì)量管控的關(guān)鍵。
剛切好的硅片其邊緣皆為銳利的直角，由于其硬而脆的材料特性，直角容易碎裂，且在后續(xù)制程中易產(chǎn)生熱應(yīng)力、破裂、崩邊等其他質(zhì)量缺陷，除了影響硅片強(qiáng)度，也會(huì)成為整個(gè)制程中污染微粒的來(lái)源。
圓邊就是對(duì)硅片邊緣進(jìn)行倒角加工的過(guò)程，也稱倒角。圓邊后的硅片具有光滑的邊緣和較低的中心應(yīng)力，可以有效地改善和提高硅片整體的機(jī)械強(qiáng)度和可加工性。
研磨是為了去除切割和輪磨后所造成的鋸痕、黏附的碎屑和污漬等，使硅片表面達(dá)到可進(jìn)行進(jìn)一步拋光處理的平整度。
經(jīng)前述加工制程后，硅片表面因加工而形成一層損傷層（Damaged Layer），在拋光之前用化學(xué)溶液蝕刻予以去除，再以純水沖洗吹干，利用噴砂法等工藝將硅片上的缺陷處理完善，從而制造出完整而無(wú)缺陷的晶圓片材料。
硅片切割是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中非常重要的環(huán)節(jié)，硅片切割的好壞直接影響下游的電池制作，切片工藝的高低決定企業(yè)的生產(chǎn)成本。
目前國(guó)內(nèi)使用的切片機(jī)主要有瑞士的HCT，德國(guó)的MB以及日本東鋼的切割機(jī)，下面介紹德國(guó)的MB切片機(jī)的工藝。
根據(jù)切方工序提供的《領(lǐng)取晶棒記錄表》配置所需晶棒。
需要由若干小段晶棒拼湊成一組長(zhǎng)棒時(shí)，每組相同位置所對(duì)應(yīng)的晶棒之間長(zhǎng)度差距不得超過(guò)10mm。
每個(gè)位置的晶棒不得超過(guò)4段。每組晶棒總長(zhǎng)度不低于450mm，不超過(guò)515mm。配置完畢后將晶棒棒號(hào)、長(zhǎng)度、所在位置填寫(xiě)在《粘晶棒記錄表》上。
根據(jù)《粘晶棒記錄表》所配置的晶棒棒號(hào)在切方工序領(lǐng)取晶棒并在《領(lǐng)取晶棒記錄表》上簽名。
領(lǐng)取的晶棒根據(jù)《粘晶棒記錄表》上所標(biāo)位置擺放在粘晶棒工作臺(tái)上，并保持清潔。
領(lǐng)取晶棒時(shí)發(fā)現(xiàn)晶棒上有油污，硅粉，水漬等臟物時(shí)此晶棒便不得領(lǐng)用，向主管領(lǐng)導(dǎo)反應(yīng)，等切方工序?qū)⒕О羟鍧嵏蓛艉笤兕I(lǐng)用。
將金屬墊條放置在粘晶棒限位器上，一邊緊靠定位螺釘。
用無(wú)水酒精清潔金屬墊條與玻璃墊條待粘表面，調(diào)配15克膠和15克固化劑，攪拌均勻，均勻的涂抹在金屬墊條上，然后將玻璃墊條放在上面，用力擠壓移動(dòng)玻璃墊條，使玻璃墊條和金屬墊條之間的空氣全部排出，充分接觸。
然后壓上重物，等待20分鐘。取下重物，用無(wú)水酒精清潔玻璃墊條和晶棒待粘表面。
根據(jù)晶棒長(zhǎng)度調(diào)20~25克膠和20~25克固化劑，攪拌均勻后均勻的涂抹在玻璃墊條上，將晶棒放在上面，用力擠壓移動(dòng)晶棒，使其中的空氣全部排除，充分接觸，然后壓上重物，等待20分鐘后翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，將夾持導(dǎo)軌放置在金屬墊條上，用40牛的力上緊5個(gè)涂抹過(guò)黃油的螺栓，放置6小時(shí)后用于切割。
硅片是晶體硅光伏電池技能中最貴重的部分，所以下降這部分的制作本錢關(guān)于前進(jìn)太陽(yáng)能對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)力的競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。
本文將對(duì)硅片切片工藝、制作業(yè)的應(yīng)戰(zhàn)和新一代線鋸技能怎么下降切片本錢做一個(gè)概述。
第一臺(tái)有用的光伏切片機(jī)臺(tái)誕生于1980年代，它源于Charles Hauser 博士前沿性的研討和作業(yè)。
Charles Hauser 博士是瑞士HCT切片體系的創(chuàng)辦人，也便是現(xiàn)在的運(yùn)用資料公司PWS準(zhǔn)確硅片處理體系事業(yè)部的前身。
這些機(jī)臺(tái)運(yùn)用切開(kāi)線配以研磨漿來(lái)完結(jié)切開(kāi)動(dòng)作。
今日，干流的用于硅錠和硅片切開(kāi)的機(jī)臺(tái)的根本結(jié)構(gòu)依然源于Charles Hauser 博士開(kāi)始的機(jī)臺(tái)，不過(guò)在處理載荷和切開(kāi)速度上現(xiàn)已有了明顯的前進(jìn)。
現(xiàn)代線鋸的中心是在研磨漿合作下用于完結(jié)切開(kāi)動(dòng)作的超細(xì)高強(qiáng)度切開(kāi)線。
最多可達(dá)1000條切開(kāi)線彼此平行的纏繞在導(dǎo)線輪上構(gòu)成一個(gè)水平的切開(kāi)線“網(wǎng)“。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線輪使整個(gè)切開(kāi)線網(wǎng)以每秒5到25米的速度移動(dòng)。
切開(kāi)線的速度、直線運(yùn)動(dòng)或來(lái)回運(yùn)動(dòng)都會(huì)在整個(gè)切開(kāi)進(jìn)程中依據(jù)硅錠的形狀進(jìn)行調(diào)整。
在切開(kāi)線運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中，噴嘴會(huì)持續(xù)向切開(kāi)線噴發(fā)含有懸浮碳化硅顆粒的研磨漿。
硅塊被固定于切開(kāi)臺(tái)上，一般一次4塊。切開(kāi)臺(tái)垂經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)的切開(kāi)線切開(kāi)網(wǎng)，使硅塊被切開(kāi)成硅片。
切開(kāi)原理看似十分簡(jiǎn)略，可是實(shí)踐操作進(jìn)程中有許多應(yīng)戰(zhàn)。線鋸有必要準(zhǔn)確平衡和操控切開(kāi)線直徑、切開(kāi)速度和總的切開(kāi)面積，然后在硅片不破碎的情況下，獲得共同的硅片厚度，并縮短切開(kāi)時(shí)刻。
關(guān)于以硅片為基底的光伏電池來(lái)說(shuō)，晶體硅(c-Si)質(zhì)料和切開(kāi)本錢在電池總本錢中占有了最大的部分。
光伏電池出產(chǎn)商可以經(jīng)過(guò)在切片進(jìn)程中節(jié)省硅質(zhì)料來(lái)下降本錢。
下降截口丟失可以到達(dá)這個(gè)效果，截口丟失首要和切開(kāi)線直徑有關(guān)，是切開(kāi)進(jìn)程自身所發(fā)生的質(zhì)料丟失。
切開(kāi)線直徑現(xiàn)已從本來(lái)的180-160μm 下降到了現(xiàn)在遍及運(yùn)用的140-100μm 。下降切開(kāi)線直徑還可以在相同的硅塊長(zhǎng)度下切開(kāi)出更多的硅片，前進(jìn)機(jī)臺(tái)產(chǎn)值。
讓硅片變得更薄相同可以削減硅質(zhì)料耗費(fèi)。在曩昔的十多年中，光伏硅片的厚度從本來(lái)的330μm下降到現(xiàn)在遍及的180-220μm 范圍內(nèi)。
這個(gè)趨勢(shì)還將持續(xù)，硅片厚度將變成 100μm. 削減硅片厚度帶來(lái)的效益是驚人的，從330μm 到 130μm， 光伏電池制作商最多可以下降整體硅質(zhì)料耗費(fèi)量 多達(dá)60%。
在硅片切開(kāi)工藝中咱們需求面臨多項(xiàng)應(yīng)戰(zhàn)，首要聚集于線鋸的出產(chǎn)力，也便是單位時(shí)刻內(nèi)出產(chǎn)的硅片數(shù)量。
1) 切開(kāi)線直徑 – 更細(xì)的切開(kāi)線意味著更低的截口丟失，也便是說(shuō)同一個(gè)硅塊可以出產(chǎn)更多的硅片。但是，切開(kāi)線更細(xì)更簡(jiǎn)單開(kāi)裂。
2) 荷載 – 每次切開(kāi)的總面積，等于硅片面積X每次切開(kāi)的硅塊數(shù)量X每個(gè)硅塊所切開(kāi)成的硅片數(shù)量 。
3) 切開(kāi)速度 – 切開(kāi)臺(tái)經(jīng)過(guò)切開(kāi)線切開(kāi)網(wǎng)的速度，這在很大程度上取決于切開(kāi)線運(yùn)動(dòng)速度，馬達(dá)功率和切開(kāi)線拉力。
4) 易于保護(hù)性 – 線鋸在切開(kāi)之間需求替換切開(kāi)線和研磨漿，保護(hù)的速度越快，整體的出產(chǎn)力就越高。
出產(chǎn)商有必要平衡這些相關(guān)的要素使出產(chǎn)力到達(dá)最大化。更高的切開(kāi)速度和更大的荷載將會(huì)加大切開(kāi)切開(kāi)線的拉力，添加切開(kāi)線開(kāi)裂的危險(xiǎn)。
由于同一硅塊上一切硅片是一起被切開(kāi)的，只需有一條切開(kāi)線開(kāi)裂，一切部分切開(kāi)的硅片都不得不丟掉。
但是，運(yùn)用更粗更結(jié)實(shí)的切開(kāi)線也并不可取，這會(huì)削減每次切開(kāi)所出產(chǎn)的硅片數(shù)量，并添加硅質(zhì)料的耗費(fèi)量。
硅片厚度也是影響出產(chǎn)力的一個(gè)要素，由于它關(guān)系到每個(gè)硅塊所出產(chǎn)出的硅片數(shù)量。超薄的硅片給線鋸技能提出了額定的應(yīng)戰(zhàn)，由于其出產(chǎn)進(jìn)程要困難得多。
除了硅片的機(jī)械脆性以外，假如線鋸工藝沒(méi)有精細(xì)操控，纖細(xì)的裂紋和曲折都會(huì)對(duì)產(chǎn)品良率發(fā)生負(fù)面影響。超薄硅片線鋸體系有必要可以對(duì)工藝線性、切開(kāi)線速度和壓力、以及切開(kāi)冷卻液進(jìn)行精細(xì)操控。
不管硅片的厚薄，晶體硅光伏電池制作商都對(duì)硅片的質(zhì)量提出了極高的要求。硅片不能有外表?yè)p害(纖細(xì)裂紋、線鋸印記)，描摹缺點(diǎn)(曲折、凹凸、厚薄不均)要最小化，對(duì)額定后端處理如拋光等的要求也要降到最低。
為了滿意商場(chǎng)關(guān)于更低本錢和更高出產(chǎn)力的要求，新一代線鋸有必要前進(jìn)切開(kāi)速度，運(yùn)用更長(zhǎng)的硅塊然后前進(jìn)切開(kāi)荷載。更細(xì)的切開(kāi)線和更薄的硅片都前進(jìn)了出產(chǎn)力，一起，先進(jìn)的工藝操控可以辦理切開(kāi)線拉力以此堅(jiān)持切開(kāi)線的結(jié)實(shí)性。
運(yùn)用不止一組切開(kāi)切開(kāi)線是在堅(jiān)持速度的條件下前進(jìn)機(jī)臺(tái)產(chǎn)值的一個(gè)立異辦法。運(yùn)用資料公司最新的MaxEdge? 體系(圖3)采用了共同的兩組獨(dú)立操控的切開(kāi)組件(圖 4)。
MaxEdge是業(yè)界第一個(gè)專門(mén)規(guī)劃運(yùn)用細(xì)切開(kāi)線的線鋸體系 ，最低可到達(dá)80μm。相關(guān)于業(yè)界搶先的運(yùn)用資料公司HCT B5線鋸體系，這些改善削減了硅料丟失使產(chǎn)值前進(jìn)多達(dá)50%。
1、雜質(zhì)線痕：由多晶硅錠內(nèi)雜質(zhì)引起，在切片過(guò)程中無(wú)法完全去除，導(dǎo)致硅片上產(chǎn)生相關(guān)線痕。
2、劃傷線痕：由砂漿中的SIC大顆?；蛏皾{結(jié)塊引起。切割過(guò)程中，SIC顆?！翱ā痹阡摼€與硅片之間，無(wú)法溢出，造成線痕。
表現(xiàn)形式：包括整條線痕和半截線痕，內(nèi)凹，線痕發(fā)亮，較其它線痕更加窄細(xì)。
3、密布線痕（密集型線痕）：由于砂漿的磨削能力不夠或者切片機(jī)砂漿回路系統(tǒng)問(wèn)題，造成硅片上出現(xiàn)密集線痕區(qū)域。
4、錯(cuò)位線痕：由于切片機(jī)液壓夾緊裝置表面有砂漿等異物或者托板上有殘余膠水，造成液壓裝置與托板不能完全夾緊，以及托板螺絲松動(dòng)，而產(chǎn)生的線痕。
在整個(gè)切割過(guò)程中，對(duì)硅片的質(zhì)量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂漿的粘度、砂漿的流量、鋼線的速度、鋼線的張力以及工件的進(jìn)給速度等。
線痕和TTV: 線痕和TTV是在硅片加工當(dāng)中遇到的比較頭疼的事，時(shí)不時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一刀，防不勝防。TTV是在入刀的時(shí)候出現(xiàn)，而線痕是在收線弓的時(shí)候容易出現(xiàn)。?
切割廢屑主要是Si屑。粗制硅片切割，就是將硅錠切割成硅片，目前基本采用線切割法，添加SiC切割液，Si和SiC本身均無(wú)毒,但一般硅錠中會(huì)摻雜P,B,As等元素以得到需要的硅片,因而切割廢液,廢屑等具一定毒性,但毒性極低,因?yàn)殡s質(zhì)含量是非常非常低的。
工藝制作完成的IC硅片（晶圓）的切割，或太陽(yáng)能晶圓的切割，由于硅片切割道內(nèi)有一些用Cu,Ti,Ni,Co等制作的圖形，硅片本身也經(jīng)過(guò)P,B,As等摻雜，所以切割廢屑有一定的毒性，但有毒成份含量是ppm微量級(jí)的．另外，晶圓切割時(shí)，有可能添加切割液，所以必須看看切割液是否有毒（一般情況下是無(wú)毒的）．需要做好勞動(dòng)保護(hù)?
一、太陽(yáng)能硅片的生產(chǎn)等級(jí)
1、A級(jí)（太陽(yáng)能硅片生產(chǎn)的最高等級(jí)）；
5、D級(jí)（和碎片沒(méi)有區(qū)別）。
二、根據(jù)太陽(yáng)能硅片的生產(chǎn)等級(jí)分刀切面
太陽(yáng)能光伏電池硅片切割技術(shù)是太陽(yáng)能光伏電池制造工藝中的關(guān)鍵部分。該工藝用于處理單晶硅或者多晶硅的固體硅錠。線鋸首先把硅錠切成方塊，然后切成很薄的硅片。硅片就是制造光伏電池的基板。
硅塊被固定于切割臺(tái)上，通常一次4 塊。切割臺(tái)垂通過(guò)運(yùn)動(dòng)的切割線切割網(wǎng)，使硅塊被切割成硅片。線鋸必須精確平衡和控制切割線直徑、切割速度和總的切割面積，從而在硅片不破碎的情況下，取得一的硅片厚度，并縮短切割時(shí)間。
在硅片切割工藝中主要是單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的硅片數(shù)量。取決于以下幾個(gè)因素：
1) 切割線直徑：更細(xì)的切割線意味著更低的截口損失，也就是說(shuō)同一個(gè)硅塊可以生產(chǎn)更多的硅片。然而，切割線更細(xì)更容易斷裂。
2) 荷載：每次切割的總面積，等于硅片面積X 每次切割的硅塊數(shù)量 X 每個(gè)硅塊所切割成的硅片數(shù)量。
3) 切割速度：切割臺(tái)通過(guò)切割線切割網(wǎng)的速度，取決于切割線運(yùn)動(dòng)速度，馬達(dá)功率和切割線拉力。
4) 易于維護(hù)性：線鋸在切割之間需要更換切割線和研磨漿，維護(hù)的速度越快，總的生產(chǎn)力就越高。
1、外觀：必須無(wú)裂紋，無(wú)硬傷，無(wú)孔洞，無(wú)崩邊；
2、物理指標(biāo)：物理指標(biāo)包括晶向，晶向偏差，類型，厚度，邊長(zhǎng)，垂直度。用相應(yīng)的測(cè)試儀器確定類型，晶向等；用相應(yīng)測(cè)量?jī)x器抽測(cè)5點(diǎn)厚度、公差，邊長(zhǎng)和對(duì)角線長(zhǎng)及公差，垂直度等，最重要的是檢查硅片厚度及厚度變化(TTV)，低于起生產(chǎn)最低厚度，碎片率就會(huì)提高。另外碳、氧含量對(duì)硅片品質(zhì)來(lái)說(shuō)非常重要，一定要進(jìn)行抽測(cè)。
3、電學(xué)指標(biāo)：主要是硅片少子使用壽命和電阻率，硅片的等級(jí)主要通過(guò)這兩個(gè)指標(biāo)確定。比如目前A級(jí)的單晶硅片少子壽命要求大于10μs，電阻率0-6Ω.cm。
四、太陽(yáng)能電池片分選目的和注意事項(xiàng)
使每個(gè)組件內(nèi)各電池片功率在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。
2）、作業(yè)時(shí)，電池片要輕取輕放；
3）、開(kāi)機(jī)測(cè)試前應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)片進(jìn)行校準(zhǔn),測(cè)試不同規(guī)格電池片時(shí)要用不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)片進(jìn)行校準(zhǔn)；
5）、測(cè)試時(shí)眼睛避免直視光源，以防傷害眼睛；
6）、在電池片拆包前先要檢查外包裝有無(wú)破損現(xiàn)象，如有則拍照記錄并上報(bào)，若無(wú)破損可拆包檢查電池片；
7）、每開(kāi)一包要盡快用完，防止氧化。若無(wú)法用完，則要進(jìn)行密封保存。
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