硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法技术

本发明专利技术提供一种硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法。硅棒可切割性能的评估方法包括以下步骤：切取样块，分别自若干硅棒的指定区域切取样片，自样片切取测试样块；测试耐磨性，测试各测试样块在相同条件下的磨耗比，磨耗比与所述硅棒的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量相关；性能评估，根据磨耗比进行数据分析，确定硅棒的耐磨性，根据不同磨耗比建立耐磨性评级，进而建立耐磨性评级与可切割性能评级的对应关系曲线，根据所述耐磨性评级与可切割性能评级的对应关系曲线评估所述硅棒的可切割性能。该方法通过测试硅棒的磨耗比评估硅棒的可切割性能，可直观、准确、全面的反应硅棒的可切割性能，用以指导后续的硅棒切割工艺中参数的选择。艺中参数的选择。艺中参数的选择。

【技术实现步骤摘要】
硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池制造
，具体涉及一种硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法。

技术介绍

[0002]使用金刚线切割单晶硅硅棒、多晶硅硅棒已经成为用于制备太阳能电池的硅片切片领域的主流技术。随着金刚线切割出的单晶硅片、多晶硅片的薄片化、细线化，以及硅片尺寸扩大化的发展，切片的工艺窗口逐渐变窄，导致对主辅材的要求逐步提高。针对切割所用的主要材料硅棒来说，其品质的好坏直接影响着切片出来的硅片的品质。硅棒中的碳、氮等杂质元素的存在，是硅棒切割的主要影响因素。一方面，杂质的含量多少对硅棒的硬度有较大影响，硅棒中碳、氮含量偏高时，硅棒的硬度升高，切割过程中抵抗金刚线上金刚石磨削的能力增强，导致切割金刚线的耐磨能力下降，切片过程断线率升高，影响切割良率。另一方面，当硅棒中碳、氮含量过高时，在多晶和铸造单晶生长过程中会有微小的杂质点，比如碳化硅或碳化硅的析出，杂质点析出后留存在晶体中，杂质点过多也容易引起切片断线。因此需要对待切割的硅棒进行可切割性能的评估，根据评估结果使用合适强度的金刚线进行切割，以减少切割断线的发生，同时可减少金刚线的使用量，节约成本。
[0003]本领域内通常使用的是根据硅棒硬度进行评估指导。硅棒硬度的检测由于检测仪器的限制和硅棒自身材料的原因往往存在很大误差，不能全面准确的反映待测硅棒的可切割性能，从而对切割金刚线的选择造成干扰。硅棒硬度检测主要是使用显微硬度计直接在磨面后的硅棒表面进行打点检测；杂质管控就是使用红外探伤仪(IR)对杂质的位置和大小进行检测。由于硅棒本身是脆性材料以及磨面划痕的存在，硅棒显微硬度打点痕迹的标定结果往往存在很大的误差，再加上检测点数的限制，同时也很难检测到硅棒中的杂质的硬度，因此，硅棒硬度检测并不能完全反应出硅棒的可切割性能。而对于杂质，受到IR设备分辨率的影响，硅棒中的一些较小或处于硅棒内部的杂质可能无法被完全识别出来，这样，按照杂质数量管控受到了制约。同时，硅棒氧、碳含量检测只能检测出间隙氧和替位碳，也不能完全反应出硅棒的可切割性能。因此，有必要提出一种新的硅棒可切割性能的评估方法对硅棒进行分类，然后按照不同类别进行切割。如何解决使用硅棒检测硬度进行可切割性能评估不能全面准确的反映待测硅棒可切割性能的问题，成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]因此本专利技术提供一种硅棒可切割性能的评估方法及硅棒切割方法，以解决使用硅棒检测硬度进行可切割性能评估不能全面准确的反映待测硅棒可切割性能的问题。
[0005]本专利技术提供一种硅棒可切割性能的评估方法，包括以下步骤：切取样块，分别自若干硅棒的指定区域切取样片，自样片切取测试样块；测试耐磨性，测试各测试样块在相同条件下的磨耗比，磨耗比与硅棒的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量相关；性能评估，对各测试样块的磨耗比进行数据分析，根据不同磨耗比建立耐磨性评级，进而建立耐磨性评
级与可切割性能评级的对应关系曲线，确定所述硅棒的评估硅棒的可切割性能。
[0006]可选的，当硅棒为多晶硅硅棒时，切取样块的步骤包括：切取晶硅方锭；切取硅棒，分别自晶硅方锭的角区、边区和中心区切取若干硅棒；其中，指定区域包括硅棒的顶红区域、底红区域和少子寿命合格区域。
[0007]可选的，当硅棒为单晶硅硅棒时，切取样块步骤中，指定区域包括硅棒的头部、尾部和中部；优选的，样块切取自硅棒的头部和尾部。
[0008]可选的，切取样块的步骤中，自各硅棒的不同指定区域切取的各测试样块的形状尺寸均相同。
[0009]可选的，测试样块的端面尺寸中，长为1cm～2cm，宽为1cm～2cm，测试样块的高为0.5cm～5cm。
[0010]可选的，测试磨耗比的步骤中，至少包括正式研磨；包括以下步骤：称量研磨前的测试样块的质量；对样块研磨一正式研磨时间；称量研磨后的测试样块的质量；根据以下公式计算该测试样块的磨耗比；
[0011][0012]其中：η为磨耗比；m1为研磨前测试样块的质量；m2为研磨后测试样块的质量。
[0013]可选的，正式研磨的步骤中，使用研磨机进行所述测试样块的研磨包括：研磨机夹持测试样块，研磨盘供应研磨砂浆，待研磨砂浆铺满研磨盘后，保持夹持状态，下压测试样块与研磨盘接触，按设定的研磨转速对测试样块进行研磨。
[0014]可选的，正式研磨时间为5min～60min。
[0015]可选的，所述研磨砂浆由800目～1500目的碳化硅或金刚砂与聚乙二醇配置而成。
[0016]可选的，所述研磨砂浆的密度为1.5g/cm3～1.7g/cm3。
[0017]可选的，所述研磨砂浆的正式研磨流量为100ml/min～300ml/min。
[0018]可选的，所述测试样块下压与研磨盘接触的压力为5N～20N。
[0019]可选的，所述研磨转速为50r/min～200r/min。
[0020]可选的，在正式研磨的步骤前，还包括：对测试样块进行预研磨；其中，所述预研磨步骤中使用的砂浆与所述正式研磨步骤中相同；所述所述测试样块下压与研磨盘接触的压力相同；预研磨步骤中的研磨转速与正式研磨步骤中的研磨转速相同；预研磨步骤中的研磨砂浆的流量与正式研磨步骤中的研磨砂浆的流量相同。
[0021]可选的，所述预研磨步骤中的预研磨时间为5min～10min；
[0022]可选的，经过预研磨后的各测试样块预研磨处的表面粗糙度均相同，预研磨处在测试样块的端面上的位置、面积、形状均相同。
[0023]本专利技术还提供一种硅棒切割方法，包括以下步骤：使用本专利技术所提供的硅棒可切割性能的评估方法对待切割的硅棒进行评估；根据评估结果对硅棒选择与其匹配的选择切割用金刚线的用线量，根据选定的金刚线的用线量对硅棒执行切割工艺。
[0024]可选的，根据评估结果选择切割用金刚线的用线量的步骤包括：选取若干已测得磨耗比的硅棒，选用不同的切割工艺条件进行切割，记录不同工艺条件的硅棒的金刚线用线量，建立该磨耗比下不同工艺条件与金刚线用线量的对应曲线，根据不同切割工艺条件与金刚线用线量的对应曲线优化选择合适的切割工艺条件。
[0025]可选的，优化选择合适的工艺条件步骤中，切割时长的选择与磨耗比负相关，切割速度的选择与磨耗比正相关，金刚线的用线量的选择与磨耗比负相关。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]本专利技术提供的硅棒可切割性能的评估方法，通过测试硅棒的耐磨性，即磨耗比，评价硅棒的可切割性能，作为切割工艺选择的参考，由于硅棒上切取的测试样块，在相同工艺条件下的磨损消耗，同时受材料的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量等多个因素的影响，因此相同工艺条件下的磨损消耗(即磨耗比)当视为这些因素共同作用的结果体现，直接对磨耗比进行量测，能够更全面更直观的反应硅棒的可切割性能。耐磨性与硬度、塑性、韧性、杂质含量成正比关系。从而避免单纯选用硬度作为评价参考误差大，不全面不准确的问题。此外，根据磨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：切取样块，自若干所述硅棒的指定区域分别切取样片，自所述样片切取测试样块；测试耐磨性，测试各所述测试样块在相同条件下的磨耗比，所述磨耗比与所述硅棒的硬度、塑性、韧性、晶体结构和杂质含量相关；性能评估，对各所述测试样块的磨耗比进行数据分析，确定所述硅棒的耐磨性；根据不同磨耗比建立耐磨性评级，进而建立耐磨性评级与可切割性能评级的对应关系曲线，确定所述硅棒的可切割性能。2.根据权利要求1所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，当所述硅棒为多晶硅硅棒时，所述切取样块的步骤包括：切取晶硅方锭；切取硅棒，分别自所述晶硅方锭的角区、边区和中心区切取若干硅棒；其中：所述指定区域包括所述硅棒的顶红区域、底红区域和少子寿命合格区域。3.根据权利要求1所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，当所述硅棒为单晶硅硅棒时，所述切取样块的步骤中，所述指定区域包括所述硅棒的头部、尾部和中部；优选的，所述样块切取自所述硅棒的头部和尾部。4.根据权利要求2或3所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，所述切取样块步骤中，自各所述硅棒的不同指定区域切取的各所述测试样块的形状尺寸均相同；优选的，所述测试样块的端面尺寸中长为1cm～2cm、宽为1cm～2cm，所述测试样块的高为0.5cm～5cm。5.根据权利要求1所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，所述测试磨耗比的步骤中，至少包括正式研磨步骤，包括以下步骤：称量研磨前的所述测试样块的质量；对所述样块研磨一正式研磨时间；称量研磨后的所述测试样块的质量；根据以下公式计算所述测试样块的磨耗比；其中：η为磨耗比；m1为研磨前所述测试样块的质量；m2为研磨后所述测试样块的质量。6.根据权利要求5所述的硅棒可切割性能的评估方法，其特征在于，所述正式研磨的步骤中，使用研磨机进行所述测试样块的研磨；包括：所述研磨机夹持所述测试样块，研磨盘由砂浆管路供应研磨砂浆，待所述研磨砂浆铺满所述研磨盘后，保持夹持状态下压所述测试样块与所述研磨盘接触，按设定的研...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎晓丰，王进，任检，吕合彬，王丹，
申请(专利权)人：安徽华晟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：