一种多晶硅片、金刚线超声复合加工方法、加工装置及应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多晶硅片的金刚线超声复合加工方法，属于太阳能硅片切割加工领域。该复合加工方法是：切割钢线往复切割多晶硅片的同时复合超声振动，所施加的超声振动方向与切割线运动方向和硅锭进给方向所形成的平面垂直。所施加的超声振动可以对工件施加也可以对切割钢线施加。该复合加工方法在金刚线运动切割产生沿钢线运动方向微缺陷中心的同时，复合超声振动在硅锭进给方向也产生微缺陷中心，在整个硅片表面形成较为均匀的微缺陷中心，有利于后续多晶硅片的制绒，能够形成均匀致密的陷光结构绒面，有利于多晶硅片转换效率的提高。

Ultrasonic composite processing method, processing device and application of polysilicon chip and diamond wire

The invention provides a diamond composite ultrasonic composite processing method for polysilicon wafers, which belongs to the field of solar wafer cutting. The composite machining method is to compound ultrasonic vibration of a polysilicon chip with a cutting steel wire, and the direction of ultrasonic vibration is perpendicular to the plane of the moving direction of the cutting line and the direction of the feed of the silicon ingot. The applied ultrasonic vibration can be applied to the workpiece or to the cutting steel wire. At the same time, the composite machining method produces a micro defect center along the direction of the moving direction of the steel wire. The composite ultrasonic vibration produces a micro defect center in the direction of the feed of the silicon ingot, and forms a more uniform micro defect center on the surface of the whole silicon wafer, which is beneficial to the cashmere making of the subsequent polysilicon chips and can form a uniform and dense trapping light. The textured surface is conducive to the improvement of the conversion efficiency of polysilicon wafers.

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅片、金刚线超声复合加工方法、加工装置及应用
本专利技术属于半导体硅片切割加工领域，更具体地说，本专利技术涉及机械磨削和超声振动复合加工领域。
技术介绍
随着光伏产业的不断发展，太阳能级硅片的需求越来越大。太阳能级硅片分为单晶和多晶硅片两种。由于多晶硅片相比于单晶硅片其成本低、生长速率快，在太阳能电池中多晶硅电池一直占据主要市场。多晶硅片的加工方法主要是采用多线切割的方法，该方法是通过金属丝的高速运动把磨料带入硅锭加工区域进行研磨，最终将硅锭切割成200μm左右的薄片。根据磨料的附着形式分为游离磨料和固结磨料。游离磨料属于三体加工，其切割效率较低，将逐渐被切割效率更高的固结磨料所取代。目前单晶硅片的加工基本均采用固结磨料切割，切割效率高、成本低。但是固结磨料切割的多晶硅片在后续的制绒环节存在一定的难题亟待解决。单晶硅片制绒采用的是各向异性的碱制绒工艺，但是多晶硅片由于晶向的无序排列，多晶硅片制绒采用的是酸性湿法制绒工艺，该方法在切割时所产生的微缺陷中心处开始腐蚀，利用缺陷中心腐蚀出较为理想的绒面陷光结构。然而，固结磨料切割的多晶硅片表面光亮，微缺陷中心主要沿切割线运动方向分布，缺陷中心分布不均匀。金刚线切割的多晶硅片表面不均匀的微缺陷中心导致制绒后的绒面效果差，陷光结构分布稀疏不均匀，图6所示的是采用传统金刚线切割多晶硅片采用酸性湿法制绒后的绒面结构微观图片，从图中可以明显的看出其表面绒面结构差。故本专利技术旨在专利技术一种新型的多晶硅片的金刚线超声复合加工方法来解决传统金刚线切割多晶硅片表面微缺陷中心分布不均匀的问题，进而改善金刚线切割多晶硅片的制绒效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多晶硅片的金刚线超声复合加工方法，减小传统金刚线切割过程中微缺陷中心分布的不均匀性，确保复合加工中在切割线运动方向以及硅锭进给方向上都能产生均匀致密的微缺陷中心，有利于多晶硅片的后续制绒。具体如下：本专利技术的第一个方面，提供了：一种多晶硅片，在多晶硅片的表面有线条状缺陷，所述的线条状缺陷在表面为均匀分布。在一个实施方式中，所述的线条状缺陷的宽度是0.1～3μm。本专利技术的第二个方面，提供了：一种多晶硅片的加工方法，包括如下步骤：采用固结磨料金刚线对多晶硅片进行线切割，在切割的过程中，对切割区域施加超声处理。在一个实施方式中，所述的切割区域为硅片的表面和固结磨料金刚线接触区域。在一个实施方式中，所述的超声振动方向与切割线运动方向和硅片进给方向所形成的平面不平行。在一个实施方式中，所述的超声振动方向与切割线运动方向和硅片进给方向所形成的平面垂直。超声波的频率范围可以是16～25kHz，超声波的振幅可以是5～15μm。本专利技术的第三个方面，提供了：一种多晶硅片的加工装置，包括：加工工件；固结磨料金刚线，套紧于导轮上，并贴合于加工工件，用于对加工工件进行线切割；超声波装置，用于向固结磨料金刚线在加工工件上的切割区域施加超声波。在一个实施方式中，还包括：进给装置，用于实现加工工件的进给运动。在一个实施方式中，还包括张紧导轨、卷丝滚筒，导轨与张紧导轨、卷丝滚筒共同绷紧并带动固结磨料金刚线运动。在一个实施方式中，本专利技术的第四个方面，提供了：超声波在用于提高多晶硅片的金刚线切割加工效率中的应用。超声波在用于提高金刚线切割加工的多晶硅表面微缺陷中心的均匀性中的应用。超声波在用于减小金刚线切割加工多晶硅时线弓中的应用。本专利技术的第五个方面，提供了：上述的多晶硅片在用于太阳能级硅片的制绒加工中的应用。有益效果本专利技术通过在传统金刚线切割多晶硅片时施加一个超声振动实现复合加工，在硅锭的进给方向也产生酸制绒时所需的微缺陷中心，使得切割后的多晶硅片表面的微缺陷中心均匀分布，有利于后续的制绒。采用该复合加工方法切割的多晶硅片制绒后微观绒面结构如图4所示。从图3和图4的对比中可以看出，采用同样的酸制绒工艺后，本专利技术的方法加工出的多晶硅片制绒效果明显优于传统金刚线切割的多晶硅片，其绒面结构更均值致密，有利于降低硅片表面的反射率，提高最终电池片的光电转换效率。此外，本专利技术中采用超声复合加工方法后，超声振动能够减少附着在钢线上的硅粉含量，减少由于硅粉的存在导致钢线和硅基体之间的打滑现象，提高切割效率。附图说明图1是本专利技术提供的多晶硅片的金刚线超声复合加工方法应用于单丝线锯切割示意图；图2是本专利技术提供的多晶硅片的金刚线超声复合加工方法应用于多线切割示意图；图3是本专利技术实施例1的方法所切割的多晶硅片图片；图4是对照例1，即传统金刚线切割后的多晶硅片图片；图5是本专利技术方法所切割的多晶硅片制绒后的绒面结构微观图片；图6是对照例1传统金刚线切割的多晶硅片制绒后的绒面结构微观图片。1、加工工件；2、导轮；3、固结磨料金刚线。具体实施方式本专利技术提供了一种多晶硅片，其在表面的横向和纵向都均匀的分布有微缺陷中心。相对于本专利技术所提供的硅片，传统的固结磨料的加工过程中得到的带状分布缺陷的硅片，传统方法得到的硅片其在制绒过程中绒面效果差，陷光结构分布稀疏不均匀。在一个实施方式中，所述的线条状缺陷的宽度是0.1～3μm。本专利技术提供的多晶硅片的金刚线超声复合加工方法，包括下列步骤：切割钢线往复切割多晶硅片的同时复合超声振动，所施加的超声振动方向与切割线运动方向和硅片进给方向所形成的平面垂直。该复合加工方法在金刚线运动切割产生沿钢线运动方向微缺陷中心的同时，复合超声振动在硅锭进给方向也产生微缺陷中心，形成较为均匀的微缺陷中心，有利于后续多晶硅片的制绒，能够在硅片表面形成均匀致密的陷光结构绒面，有利于多晶硅片转换效率的提高。传统金刚线切割多晶硅片过程中，只能在金刚线的运动方向产生稀疏的微缺陷中心，在硅锭进给方向产生的微缺陷中心很少，切割过程中产生的微缺陷中心又恰恰是多晶硅片后续制绒过程所需要的。在该复合加工方法中，切割线运动在钢线运动方向上产生微缺陷中心，同时由于超声振动的存在，在硅锭进给方向上由于超声作用使得硅锭和切割钢线之间产生微小的相对振动，也会在硅片表面产生微缺陷中心，尤其是硅锭不断持续进给的过程中超声振动的持续作用，在硅锭进给方向也产生了均匀的微缺陷中心。因此，该复合加工方法能够在钢线运动方向和硅锭进给方向上都产生较为均匀的微缺陷中心，有利于多晶硅片的后续制绒。另外，由于在加工过程中超声波的作用可以较快地去除掉加工区域的产物的排除，因此可以有效地提高加工效率。或者说，在同样的进给速度的情况下，本专利技术所提供的加工方法能有效较小线弓，降低断线几率。对于超声波的振动方向，只要能够与切割线运动方向和硅片进给方向所形成的平面相交即可，超声波的振动方向的方向不限于垂直于切割线运动方向和硅片进给方向所形成的平面，也可以与该平面呈一定的角度，实际加工时可以进行调整，其目的是在超声方向能够使固结磨料切割线产生与其运动方向相垂直的振动，并且在硅片的进给方向也能产生垂直的振动即可。凡能够实现上述该目的的超声方向，都可以使本专利技术的技术方案得到实施。上述的超声振动的方向最好与该平面垂直，因为在该条件下，该方向可以使提高表面缺陷分布均匀的效果达到最大。在一些实施方式中，超声波的频率范围可以是16～25kHz，超声波的振幅可以是5～15μm。基于上述的方法，本专利技术提供的装置如图1和图2所示：多晶硅片的加工装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶硅片，在多晶硅片的表面有线条状缺陷，其特征在于，所述的线条状缺陷在表面为均匀分布。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅片，在多晶硅片的表面有线条状缺陷，其特征在于，所述的线条状缺陷在表面为均匀分布。2.根据权利要求1所述的多晶硅片，其特征在于，所述的线条状缺陷的宽度是0.1～3μm。3.一种多晶硅片的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：采用固结磨料金刚线对多晶硅片进行线切割，在切割的过程中，对切割区域施加超声处理。4.根据权利要求3所述的多晶硅片的加工方法，其特征在于，所述的切割区域为硅片的表面和固结磨料金刚线接触区域；所述的超声振动方向与切割线运动方向和硅片进给方向所形成的平面不平行。5.根据权利要求4所述的多晶硅片的加工方法，其特征在于，所述的超声振动方向与切割线运动方向和硅片进给方向所形成的平面垂直；超声波的频率范围可以是16～25kHz，超声波的振幅可以是5～15μm。6.一种多晶硅片的加工装...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍官培，黄丹丹，张春雨，乔印虎，
申请(专利权)人：安徽科技学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34