太阳能硅片电磨削多线切割制绒技术基础研究

针对现阶段国内外晶硅太阳能电池的制造技术瓶颈，即降低成本和提高光电转换效率，提出一种低宏观切削力、少机械损伤的太阳能硅片电磨削多线切割新方法和切割制绒一体化技术。从太阳能级晶硅表面能带结构、载流子扩散方式及磨料滚动切割特性入手，揭示硅片的机械磨削复合微区电化学钝化（或腐蚀）材料去除和绒面形成机理，建立全新的太阳能硅片高效低成本加工体系；研究半导体精密电解电源及进电方法、固结（或游离）磨料切割方式及切削液技术、工艺参数库优化等太阳能硅片电磨削多线切割关键技术；掌握电源参数、伺服策略、张力控制、切削液组分等因素对降低硅片厚度、切缝宽度及切割线损耗的影响规律，提高良品率，降低断丝几率；开展切割制绒一体化基础研究，探索硅片表面完整性和亚表面缺陷应力层的定量分析和评价方法，掌握多场耦合调控增强电化学/磨削表面织构机制，优化绒面形貌，提高光电转换效率，实现晶硅太阳能电池产业共性关键技术的重大突破。

针对现阶段国内外晶硅太阳能电池的制造技术瓶颈，即降低成本和提高光电转换效率，提出一种低宏观切削力、少机械损伤的太阳能硅片电磨削多线切割新方法和切割制绒一体化技术。从太阳能级晶硅表面能带结构、载流子扩散方式及磨料滚动切割特性入手，揭示硅片的机械磨削复合微区电化学钝化（或腐蚀）材料去除和绒面形成机理，建立全新的太阳能硅片高效低成本加工体系；研究半导体精密电解电源及进电方法、固结（或游离）磨料切割方式及切削液技术、工艺参数库优化等太阳能硅片电磨削多线切割关键技术；掌握电源参数、伺服策略、张力控制、切削液组分等因素对降低硅片厚度、切缝宽度及切割线损耗的影响规律，提高良品率，降低断丝几率；开展切割制绒一体化基础研究，探索硅片表面完整性和亚表面缺陷应力层的定量分析和评价方法，掌握多场耦合调控增强电化学/磨削表面织构机制，优化绒面形貌，提高光电转换效率，实现晶硅太阳能电池产业共性关键技术的重大突破。.本课题研究采用游离磨料电解磨削多线切割工艺，复合了机械磨削和电化学加工方法，通过在加工过程中给硅锭和切割线施加电场产生阳极钝化或腐蚀，可以有效降低切割负载，提高切割效率，改善硅片的表面质量。以156 mm×56 mm(8寸)、电阻率(1～3Ω•cm)P 型多晶硅片切割为例，试验结果表明，采用相同的切割参数和原材料，相对于游离磨料多线切割，电解磨削多线切割硅片的弯曲度降低了3μm，分布区间集中在0～9μm之间；采用 20%的 NaOH 溶液腐蚀硅片，表面的隐裂和深沟槽较少出现，说明硅片的表面损伤程度减轻，有利于减少后续制绒减薄量。该方法和现有游离或固结磨料多线切割技术兼容性好，设备改造成本低，工程应用前景十分广阔。