Методы резки монокристаллического кремния

С быстрым развитием чистой энергетики, Цель сетевого паритета для производства фотоэлектрической энергии также неизбежна. В то время как различные производители кристаллического кремния в фотоэлектрической промышленности постоянно расширяют свои производственные мощности, Они также последовательно снижают производственные затраты, при этом резка мелких кремниевых слитков является важной составляющей стоимости кристаллических кремниевых солнечных элементов.

Ниже перечисленные методы все сводятся к резка кремниевых пластин, где потери на пропил и TTV определяют конечный выход с одного слитка.

Что такое слиток кремния?

Кристаллический слиток кремния — это большой, цилиндрический (или почти квадратный) монокристаллический или поликристаллический кремниевый стержень с регулярной атомной структурой, изготовленный путем плавления высокочистого поликремниевого сырья и применения точно контролируемых методов выращивания кристаллов. Он служит непосредственным исходным материалом для производства кремниевых пластин.

 

Исключительно высокая чистота: Кремниевый исходный материал обычно должен достигать уровня чистоты как минимум 99.9999% (6N), в то время как кремний полупроводникового класса требует до 99.999999999% (11N). Такое крайне низкое содержание примесей необходимо для обеспечения превосходных электрических свойств.

 

Идеальная кристаллическая структура:

• Монокристаллические кремниевые слитки: Весь слиток демонстрирует полностью однородную атомную ориентацию без границ зерен. Эта структура обеспечивает чрезвычайно высокую эффективность преобразования и отличные электрические характеристики, делая монокристаллический кремний абсолютным основным материалом для высокоэффективных солнечных элементов и передовых полупроводниковых чипов.
• Поликристаллические кремниевые слитки: Состоят из множества кремниевых зерен различного размера, разделённых границами зерен. Хотя производственные затраты относительно ниже, коэффициент преобразования и электрические характеристики немного уступают характеристикам монокристаллического кремния.

 

Тенденция к увеличению размеров: Для повышения производственной эффективности и снижения последующих затрат, диаметр кремниевых слитков продолжает увеличиваться. Настоящее время, основные слитки солнечного класса монокристаллический кремний достигли диаметров 210 мм (G12) или больше, в то время как слитки полупроводникового класса обычно соответствуют размерам пластин 200 мм (8 дюймы) и 300 мм (12 Inc

Почему для резки кристаллического кремния используются петли с алмазной проволокой

В процессе резки кристаллических кремниевых слитков для солнечных энергетических приложений, большинство производителей в настоящее время используют традиционные алмазные пильные лезвия вместе с стальной проволокой и раствором для резки. Алмазные пилы имеют высокую скорость резки, но создают широкие пропилы. В процессе резки, a large amount of silicon material is shaved into silicon powder that enters wastewater, resulting in high silicon losses.

The silicon consumption of Проволочная петля для алмазной резки cutting lines is one-third that of diamond saw blade cutting lines, allowing for significant silicon material savings. The cutting method using steel wire and mortar is slow, and both mortar and silicon powder enter wastewater together. The cost of separating them is high, with a considerable amount of mortar needing to be recovered, leading to adverse environmental impacts. Дополнительно, the cost of wastewater treatment is high.

The cutting speed of diamond cutting wire loops is 2-3 times faster than that of the mortar and steel wire cutting method, and the produced silicon powder is only mixed with water-based cooling liquid, resulting in lower wastewater treatment costs. Используя алмазные режущие проволочные петли для резки кристаллических кремниевых слитков, можно достичь высокой скорости резки, экологичности, и низкой стоимости производства.

Текущее состояние развития алмазной проволочной пилы для гранита.

Электроплатированная алмазная режущая проволока имеет такие преимущества, как высокая режущая сила и аккуратные швы резки при резке кристаллических кремниевых слитков, и за последние три года она подверглась быстрому развитию. Она была широко применена не только в фотоэлектрической промышленности, но и в других областях, таких как резка сапфира и магнитных материалов.

Однако, в производстве электроплатированных алмазных режущих проволок все еще существуют проблемы, такие как нестабильные процессы, легкое отслаивание алмазных частиц, и высокая стоимость производства, что препятствует широкому распространению электроплатированных алмазных режущих проволок.

Research results on diamond wire loops.

Based on the fundamental theory of composite electroplating, this article investigates the process parameters affecting the electroplating of diamond cutting wire loops. In the experiments, a 0.27mm diameter copper-plated high carbon steel wire was used as the base wire. The electroplating solution employed a nickel sulfamate electroplating solution, and W30-40 diamond particles were used. Conclusions were drawn regarding the pre-treatment of diamond particles with nickel plating, with the chemical nickel plating method found to be most suitable for producing electroplated diamond cutting wire loops for cutting purposes. Through the study of different parameters of the weight ratio of nickel-plated diamond particles, Была определена стабильная производственная массовая доля никелированных алмазных частиц.

 

Изучая влияние плотности тока никелирования сульфаматным электролитом на ломкость покрытия, Была подтверждена оптимальная плотность тока для производства электролитически никелированных алмазных режущих проволочных петель. Путем исследования влияния толщины сульфаматного никелирования на режущую способность электролитически никелированных алмазных режущих проволочных петель, Была определена оптимальная степень погружения алмазных частиц в никелевое покрытие.

 

Изучая влияние количества алмазных частиц на единицу площади на режущую способность электролитически никелированных алмазных режущих проволочных петель, было определено оптимальное количество алмазных частиц на единицу площади, соответствующее наилучшей производительности для резки алмазных проволочных петель. Путем исследования влияния температуры и времени снятия напряжения на эффективность резки электроосажденных алмазных проволочных петель, были определены оптимальные параметры снятия напряжения. В конце концов, было достигнуто промышленное производство электроосажденных алмазных проволочных петель для резки кристаллических кремниевых слитков.

Часто задаваемые вопросы

Какие методы используются для резки кристаллических кремниевых слитков?

Три исторических метода: пильные диски с внутренним диаметром, пильные проволочные станки с рыхлым абразивным шлифовальным раствором и фиксированные алмазные проволочные петли. Резка алмазной проволочной петлей стала основным выбором.

Почему алмазная проволочная петля предпочитается шлифованию пастой?

Фиксированный алмазный абразив обеспечивает более узкий пропил, более чистый процесс без работы с шламом и его утилизации, и большее количество пластин с одного слитка.

Что такое кристаллический кремниевый слиток?

Это монокристаллический или мультикристаллический кремниевый цилиндр, выращенный такими методами, как Чохральский, который затем нарезается на пластины для солнечных батарей и полупроводниковых устройств.

Технический контент проверен инженерной командой Ensoll — производителя алмазных проволочных петель с 10+ многолетним производственным опытом.