硅片制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅片制备方法，取一端面晶向为目标晶向

【技术实现步骤摘要】
硅片制备方法


[0001]本专利技术涉及光伏领域，具体涉及一种硅片制备方法。

技术介绍

[0002]在光伏用单晶硅片加工过程中，硅片是通过切割单晶硅棒而获得的。随着切片技术的不断进步，多线切割逐步替代了早期的内、外圆切片技术成为硅片切割领域的主流，“刀缝”处的硅在切割过程中被切碎成硅粉或硅屑。这几种切割方法的相同点都是通过一定厚度的“刀具”将硅块切割分离为硅片，过程中“刀具”有多厚，切割过程中硅料损耗就有多厚。在多线切割技术中，为进一步降低切割损耗、提高切割效率，切割方式和钢线种类都发生了重大的变化，起初使用的是砂浆线切割，切割速度慢、钢线直径大（如110um以上），切割过程中硅料的损耗大。后来，逐步升级为切速更快、硅损更少的金刚线切割技术。尽管如此，硅料损耗在硅片成本中占有较大的比重，以目前量产中典型的40～50um直径金刚线切割180um硅片为例，每切3片硅片，约有1片硅片的硅料损耗。另外，切割过程中除了磨损产生的硅料损耗外，还将伴有大量的切割废水、粉尘、噪声等非环保因素产生。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种硅片制备方法，取一端面晶向为目标晶向
±3°
的硅材，采用刀具对该硅材的一侧面进行切割，将硅材切割出硅片；以所述端面为基准面，以所述侧面为切割面，切割面与基准面垂直；每次切割包括如下步骤：在切割面开槽，以所述槽为基准槽，基准槽与基准面平行；将刀具的刀刃嵌入基准槽，刀刃平行于基准面，通过刀刃对基准槽施加一定的压力，使硅材在基准槽处自然解理断开。
[0004]优选的，所述目标晶向为<100>、<110>或<111>。
[0005]优选的，通过调整先后两次切割的开槽间距来控制切割出的硅片厚度。
[0006]优选的，采用机械磨削、电火花切割、激光切割、化学腐蚀、气相刻蚀或等离子体刻蚀工艺在切割面开槽。
[0007]优选的，所述基准槽为通槽；或者，所述基准槽开设在切割面的边线处。
[0008]优选的，所述基准槽为V型槽。
[0009]优选的，所述基准槽的槽体底部为尖角或R角。
[0010]优选的，所述基准槽的开槽深度为0.1～10mm。
[0011]更优选的，所述基准槽的开槽深度为0.1～1.5mm。
[0012]优选的，所述基准槽的槽型角度为5
°
～50
°
。
[0013]优选的，所述刀刃的刃角角度不大于基准槽的槽型角度。
[0014]优选的，所述刀刃的厚度不小于基准槽槽深1/4～3/4高度处的开口宽度。
[0015]优选的，所述刀刃的长度不小于基准槽的长度。
[0016]本专利技术的优点和有益效果在于：提供一种硅片制备方法，其通过使硅材自然解理
断裂来完成切片，可在硅材近乎无损耗的情况下，实现硅片的制备；可提高硅片的出片率，降低单片硅片的硅料成本。
[0017]本专利技术是一种通过裂解硅原子面以形成硅片的方法，可以完成（111）、（110）、（100）等晶面方向硅片的无损切割。
[0018]<111>、<110>、<100>等晶向是硅晶体应用中最重要的几个晶体方向，这几个晶向的晶面面间距分别为2.35
Å
、1.92
Å
、1.36
Å
，面间距越大，其面间结合力越小，则从该面断裂原子键越容易，由此可见，断裂（111）面间“硅
‑
硅”键所需要的能量最低，（110）次之，（100）最高。
[0019]因此，可以通过断裂硅晶面间的“硅
‑
硅”键，以分别形成具有（111）、（110）、（100）等晶面方向的硅片，而这种通过断裂“硅
‑
硅”键形成的硅片，表面既光亮又平整，且加工过程中几乎没有硅料的损耗，可真正意义上实现无损切割。
[0020]本专利技术解决了目前硅片切割过程中的硅损大、噪声大、粉尘多、废水多等问题，实现了硅片的低成本绿色加工。采用本专利技术的方法切割硅片，单位重量硅材（如硅棒、硅块等）的出片数将提升30%以上，硅片的单片成本大幅降低，单片硅片的平均碳足迹亦将大幅降低，同时也大大降低了硅片切割过程中的环境污染因素。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0022]本专利技术提供一种硅片制备方法，取一端面晶向为目标晶向
±3°
的硅材（如长方体状硅棒、长方体状硅块等），采用刀具对该硅材的一侧面进行切割，将硅材切割出硅片；所述目标晶向可以是<100>、<110>或<111>，还可以是其他晶向，在此就不一一列举；以所述端面为基准面，以所述侧面为切割面，切割面与基准面垂直；每次切割包括如下步骤：1）采用机械磨削、电火花切割、激光切割、化学腐蚀、气相刻蚀或等离子体刻蚀等工艺在切割面开槽，以所述槽为基准槽，基准槽与基准面平行；具体的：所述基准槽为通槽；或者，所述基准槽开设在切割面的边线处；所述基准槽为V型槽，所述基准槽的槽体底部为尖角或R角，所述基准槽的开槽深度为0.1～1.5mm，所述基准槽的槽型角度为5
°
～50
°
；且所述刀刃与基准槽相配合：所述刀刃的刃角角度不大于基准槽的槽型角度（刃角角度小于或等于槽型角度），所述刀刃的厚度不小于基准槽槽深1/4～3/4高度处的开口宽度（刀刃的厚度与基准槽槽深1/4～3/4高度处的开口宽度相当），所述刀刃的长度不小于基准槽的长度；2）将刀具的刀刃嵌入基准槽，刀刃平行于基准面，通过刀刃对基准槽的槽体底部
施加一定的压力（垂直于基准面施加压力），使硅材在基准槽处自然解理断开（硅材可沿着基准槽槽体底部开裂，并自然延展形成平整光亮的断裂面）。
[0023]硅材可以是长方体状硅棒、长方体状硅块等，硅材的基准面可以是硅材长度方向一端的端面，沿硅材长度方向对硅材进行多次切割（单次切割完成后，沿硅材长度方向间隔一定距离进行下次开槽），可以通过调整先后两次切割的开槽间距来控制切割出的硅片厚度。
[0024]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.硅片制备方法，其特征在于，取一端面晶向为目标晶向
±3°
的硅材，采用刀具对该硅材的一侧面进行切割，将硅材切割出硅片；以所述端面为基准面，以所述侧面为切割面，切割面与基准面垂直；每次切割包括如下步骤：在切割面开槽，以所述槽为基准槽，基准槽与基准面平行；将刀具的刀刃嵌入基准槽，刀刃平行于基准面，通过刀刃对基准槽施加一定的压力，使硅材在基准槽处自然解理断开。2.根据权利要求1所述的硅片制备方法，其特征在于，所述目标晶向为<100>、<110>或<111>。3.根据权利要求1所述的硅片制备方法，其特征在于，通过调整先后两次切割的开槽间距来控制切割出的硅片厚度。4.根据权利要求1所述的硅片制备方法，其特征在于，采用机械磨削、电火花切割、激光切割、化学腐蚀、气相刻蚀或等离子体刻蚀工艺在切割面开槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫龙飞，张小东，符黎明，
申请(专利权)人：常州时创能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：