線(xiàn)痕的存在會(huì)影響電池片的生產(chǎn)工藝。是太陽(yáng)能硅片生產(chǎn)中比較重要的一個(gè)問(wèn)題。本文分析了多晶太陽(yáng)能級(jí)硅片產(chǎn)生線(xiàn)痕的原因.并針對(duì)各不同成因。對(duì)降低和避免硅片線(xiàn)痕的措施進(jìn)行了探討。

前 言

硅棒的切割不管是在半導(dǎo)體行業(yè)還是太陽(yáng)能光伏行業(yè)都是必不可少的一道工序，硅片質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到后續(xù)工序的制造和加工。線(xiàn)痕是影響硅片表面質(zhì)量的一個(gè)比較重要因索。半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)硅片表面質(zhì)量要求較高，但其線(xiàn)痕并不是一個(gè)大問(wèn)題，因?yàn)橄鄬?duì)而言其硅片較厚，切割過(guò)后有一拋光研磨過(guò)程可以去除線(xiàn)痕;而光伏行業(yè)的硅片非常薄(160-220um)，因此研磨工藝在太陽(yáng)能行業(yè)是不適用的。線(xiàn)痕的存在還會(huì)影響電池片的生產(chǎn)工藝，易造成破片。

1. 線(xiàn)痕的分類(lèi)

線(xiàn)痕按照形狀分有單一線(xiàn)痕，密集性線(xiàn)痕和硬點(diǎn)線(xiàn)痕。硅片表面的單一線(xiàn)痕，有深有淺，一般線(xiàn)痕較小還是可以接受為合格片;密集性線(xiàn)痕體現(xiàn)為整個(gè)或者部分硅片表面出現(xiàn)多條由深至淺狀的線(xiàn)痕;而硬點(diǎn)線(xiàn)痕出現(xiàn)的毫無(wú)規(guī)律，但是其形狀似單一線(xiàn)痕。但是線(xiàn)痕上可以明顯看到有硬點(diǎn)的存在。對(duì)于單晶來(lái)說(shuō)，線(xiàn)痕主要有密集性線(xiàn)痕和單一線(xiàn)痕;對(duì)于多晶來(lái)說(shuō)，三種都存在，即比單晶增加一種由于硬點(diǎn)造成的線(xiàn)痕。

2. 單一線(xiàn)痕

單一線(xiàn)痕主要產(chǎn)生的原因和處理措施為：

1)跳線(xiàn)。跳線(xiàn)造成的線(xiàn)痕一般會(huì)集中在晶棒的某一段，但有時(shí)也會(huì)整根棒跳線(xiàn)，從而導(dǎo)致切割后整根棒幾乎都有線(xiàn)痕片。造成跳線(xiàn)的主要原因?yàn)椋?/p>

a，雜質(zhì)(碎硅片，砂漿中的雜質(zhì))進(jìn)入線(xiàn)槽或者粘附于線(xiàn)網(wǎng)，若上一次切割完畢后線(xiàn)網(wǎng)未清理干凈或者砂漿過(guò)濾袋質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，則很容易發(fā)生這種情況;

b， 導(dǎo)輪磨損過(guò)大，導(dǎo)輪使用壽命有限制，超過(guò)一定時(shí)間則需要更換導(dǎo)輪;

c，鋼線(xiàn)張力太小，線(xiàn)弓過(guò)大產(chǎn)生滑移，一般在工藝穩(wěn)定的情況下，這種情況不易發(fā)生，如為此種情況，須適當(dāng)調(diào)整工藝;

d，硅棒對(duì)接位置不好也易引起跳線(xiàn)。

為了盡量避免跳線(xiàn)，每次切割完畢后清理工作要做到位，確保線(xiàn)網(wǎng)上的雜質(zhì)都被氣槍吹盡，切割前砂漿循環(huán)足夠時(shí)間，使砂漿中攜帶的雜質(zhì)都被有效過(guò)濾，每次切割前確認(rèn)導(dǎo)輪使用時(shí)間是否超出限制，如果超出及時(shí)更換。

2) 斷線(xiàn)。斷線(xiàn)后的晶棒即使能夠挽救回來(lái)，或多或少會(huì)產(chǎn)生線(xiàn)痕片。影響斷線(xiàn)的主要因素為：

a，鋼絲本身缺陷，如①鋼絲強(qiáng)度偏底;②鋼絲內(nèi)含夾雜物，鋼絲的斷面照片可以明顯看到成不相容相的顆粒;③鋼絲存在表面缺陷，當(dāng)切割受力時(shí)這些雜質(zhì)和缺陷成為應(yīng)力承受的薄弱部位，易于斷裂。

b，收(放)線(xiàn)端異常受力，如①工字輪變形;②放線(xiàn)端線(xiàn)頭穿錯(cuò)也稱(chēng)壓線(xiàn);③收(放)線(xiàn)端工字輪毛刺，收、放線(xiàn)時(shí)鋼絲被刮在其上引起斷線(xiàn);④收(放)線(xiàn)端走線(xiàn)部件即滑輪、滾套的表面質(zhì)量和工作狀態(tài)，放線(xiàn)輪的跟隨性不佳，滑輪滾套異常磨損，張力檢測(cè)設(shè)備故障等引起收(放)線(xiàn)側(cè)張力的波動(dòng)或鋼絲異常受力斷線(xiàn);⑤收線(xiàn)端排線(xiàn)質(zhì)量不平整引起收線(xiàn)張力急劇跳動(dòng)從而斷線(xiàn);⑥收(放)線(xiàn)側(cè)張力瞬時(shí)波動(dòng)超過(guò)了鋼絲的承載極限，或承受異常應(yīng)力(如剪切應(yīng)力)作用引起斷線(xiàn);

c，切割工藝出現(xiàn)異常，①?gòu)埩υO(shè)定合理性;②砂漿配置參數(shù)，砂漿配比或質(zhì)量影響到鋼絲攜帶砂漿量及切削能力，直接對(duì)鋼線(xiàn)的磨損量造成影響，隨著磨損量的增大，一方面鋼線(xiàn)表面缺陷增多，另一方面載荷橫斷面積減少，一旦鋼線(xiàn)的磨損量超過(guò)所能承受的范圍，鋼線(xiàn)斷裂;③雜質(zhì)，砂漿中混入硬質(zhì)異物(如碎片)，或在過(guò)線(xiàn)輪、導(dǎo)輪上有硬質(zhì)顆粒卡住對(duì)鋼絲造成刮傷，同上面也提到的雜質(zhì)異物，輕則跳線(xiàn)，重則斷線(xiàn);④粘膠不當(dāng)或硅棒粘接位置不好等原因的跳線(xiàn)，導(dǎo)致某些線(xiàn)槽內(nèi)有多根鋼絲相互壓線(xiàn)引起斷線(xiàn)。由此可見(jiàn)，控制斷線(xiàn)首先要求有比較良好鋼線(xiàn)的質(zhì)量，其次是要控制好切割的工藝，其中砂漿的配置是一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)。砂漿由SiC和懸浮液PEG混合配置而成，SiC顆粒較為細(xì)小，根據(jù)粒徑范圍分為不同規(guī)格，一般粒子越細(xì)，切出的硅片表面越光滑，但對(duì)應(yīng)的切割能力也下降。微粉由于顆粒細(xì)，易在包裝、運(yùn)輸、存放過(guò)程中擠壓團(tuán)結(jié)，因此配置配制沙漿是時(shí)倒料應(yīng)慢，避免猛倒造成微粉沉底結(jié)塊攪拌不開(kāi)，造成砂漿密度與預(yù)期的不一致或者不均勻而影響切割。碳化硅微粉在空氣中極容易受潮團(tuán)結(jié)，分散性降低，在料漿中形成假性顆粒物和團(tuán)積物，砂漿過(guò)攪拌也會(huì)吸收水分造成此問(wèn)題，因此應(yīng)避免微粉裸漏在空氣中時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和過(guò)攪拌，烘砂的目的也在于此，一般把碳化硅微粉在80-90度烘箱里，烘8小時(shí)以上，來(lái)優(yōu)化碳化硅微粉的各項(xiàng)指標(biāo)。當(dāng)然砂漿配置如果采用集中供應(yīng)系統(tǒng)，會(huì)減少諸多人工配置的不穩(wěn)定因素，更利于砂漿質(zhì)量的穩(wěn)定。