[发明专利]一种使用金刚石线切割的太阳能级硅晶薄片及其切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用金刚石线切割的太阳能级硅晶薄片及其切割方法。

背景技术

目前太阳能级电池硅晶片是将单晶硅棒切割而成。而目前市场上硅材料短缺，价格较高。为了降低生产成本，很多企业都在薄片化不断努力。目前国内、国际大部分企业生产的太阳能用硅片厚度在200±20 um，主流薄片化的方向是厚度为180±20 um的硅片。申请号200810019894.3公布了一种超薄太阳能级硅片及其切割工艺，硅片厚度为165-195um之间，翘曲度小于75um，切割时必需使用由悬浮液和金钢砂搅拌均匀的砂浆，同时改变传统用砂轮滚磨四角为圆角的工序为采用硅晶棒开方机通过两次开方、倒角将硅晶圆棒直接切割成截面为方形、四角为相同45度倒角的八角方型柱体，然后再切割成超薄太阳能级硅片。

这种超薄太阳能级硅晶片存在以下缺点：

（1）硅棒经开方和倒角后表面仍然存在损伤层，表面未达镜面效果，在切割过程中可能造成断线，增加碎片率。

（2）切割时必须使用悬浮液和金钢砂搅拌均匀的砂浆，砂浆难以回收利用，造成严重的环境污染。

（3）这种游离式砂浆切割，难以解决硅片表面存在大量损伤层的问题，总厚度变化（TTV）、翘曲度（WARP）、弯曲度（BOM）指标都会偏大，限制了薄片化。

发明内容

针对现有技术中超薄太阳能级硅片存在的问题，本发明要解决的技术问题是通过使用金刚石线切割提供一种制造成本低、性能优的太阳能级硅晶薄片。

本发明提供一种使用金刚石线切割生产的硅晶薄片所采取的技术方案是：所述硅晶薄片厚度160±15um，硅片总厚度变化（TTV）小于10um，弯曲度（BOW）小于40um。

本发明还提供了一种使用金刚石线切割太阳能级硅晶薄片切割工艺，所述硅晶薄片切割工艺方法包括单晶圆形硅棒工艺和单晶方形硅棒金刚石线切片工艺，所述单晶圆形硅棒工艺是将检验合格的圆形硅棒用开方机进行开方滚磨，而后经过平磨抛光后获得符合金刚石线切割工艺的方形硅棒，方形硅棒表面达到镜面效果，粗糙度小于0.2um，硅棒平行度小于0.02um；所述单晶方形硅棒金刚石线切片工艺是将平磨抛光的硅棒经过表面清洁后，粘接在树脂条上，择脂条因达到在粘料板上，用5-10kg加压砝码压紧0.5-3小时，静止放置6小时后，将硅棒连同粘料板安装到金刚石线切割机上进行切片，切片使用138-150um的金刚石线，切片时金刚石线走线速度为1000-1400mm/min，工作台下降0.3-0.8mm/min，金刚石线切割机导轮槽距320-340um，切割时使用金刚石线专用切割液。

所述金刚石线专用切割液由19～59%的聚乙二醇、40.5～80.5%的纯水、0.05～0.2%wt的防锈剂、0.05～0.2%wt的乳化剂和0.3～0.5%wt的消泡剂经低速搅拌缸进行搅拌2小时混合而成。所述金刚石线专用切割液密1.01~1.08g/cm³，粘度10~20 mm²·s，冷却液流量300-350 L/min，冷却液温度在20-30℃范围内。

表1 为采用本发明切割方法加工的硅晶薄片厚度、厚度偏差和几何参数

采用上述技术方案后，由于采用研磨抛光机进行平面抛光使硅棒表面形成镜面，采用金刚石线切割技术，切割成太阳能级硅晶薄片，其优点为：

（1）太阳能级硅晶薄片全部由金刚石线切片机切割而成，加工工艺先进而简单，控制精度高，硅粉可以回收利用，大大降低了硅片的制造成本。

（2）太阳能级硅晶薄片在制造过程中，圆形硅棒经过开方滚磨后进行平面研磨抛光，使硅棒表面达到镜面效果，减少了切割过程中的断线现象，提高了生产效率，薄片表面光洁、平整、无瑕疵，提高了成品合格率。

（3）由于采用优化的金刚石线切割工艺，使硅晶片的厚度从200um下降到160um，并保证硅晶片的弯曲度小于40um，每公斤硅晶圆棒的硅晶片产出量增加，经济效益有了较大提高。

具体实施方式

本实施例为125×125mm太阳能级硅晶薄片为，硅片厚度160+/-15um，