摘要：在太陽能硅片生產過程中，薄厚片的存在會影響產品的合格率，同時會影響電池片的生產工藝。本文主要對太陽能硅片產生薄厚片的原因進行了分析，以更好地降低和避免薄厚片的產生。

       1.引言

       切片工序是制備太陽能硅片的一道重要工序，太陽能硅片的切割原理是轉動的鋼線上攜帶著大量碳化硅顆粒，同時工作臺位置緩慢下降，由于碳化硅的硬度大于多晶硅（晶體硅的莫氏硬度為6.5，碳化硅的莫氏硬度為9.5），依靠碳化硅的棱角不斷地對硅塊進行磨削，起到切割作用。薄厚片是衡量硅片品質的一個很重要的指標。薄厚片的存在會影響硅片合格率及電池片的生產工藝，因此這對硅片品質提出了更加嚴格的要求。
　　
       2.硅片厚度產生偏差的原理

       硅片的切割過程是在導輪上完成的，鋼線在導輪上纏繞形成相互平行的均勻線網，并以10-15m/s的速度運動，砂漿經漿料嘴均勻地流到線網，砂漿中的碳化硅由于懸浮液的懸浮作用裹覆在鋼線上，對硅塊進行切割。但是隨著切割的進行，鋼線和碳化硅都會出現不同程度地磨損，鋼線的橢圓度增大，攜砂能力下降，同時碳化硅的圓度變大，平均粒徑減小，切割能力也有所降低，因此，通常在平行工作臺運動的方向，硅片入刀點厚度小于出刀點厚度；而和硅塊運動方向垂直的方向上，硅片入線側厚度小于出線側厚度。硅片厚度有一定的偏差范圍，對于180μm厚度的硅片，其偏差范圍為±20μm，超過此范圍則成為不良品--薄厚片。從根本上講，薄厚片的產生都是由于各種問題導致線網抖動而造成的。
　　
       3.薄厚片原因分析

       薄厚片可分為兩大類：（1）TV（ThicknessVariation厚度偏差），主要指硅片與硅片之間相同位置之間的厚度偏差，通常存在于同一鋸硅片中。（2）TTV（TotalThicknessVariation整體厚度偏差），指同一片硅片上最厚位置與最薄位置之間的偏差。薄厚片根據其在硅片內的分布位置可以分為四類：整片薄厚（TV）；入刀點薄厚（TTV）；硅片中部至出刀點薄厚（TTV）；單片薄厚不均（TTV）。其產生原因分析如下：
　　
       (1)整片薄厚：

       a.導輪槽距不均勻。硅片厚度=槽距-鋼線直徑-4倍的（碳化硅）D50，根據所需的硅片厚度要求，可以計算出最佳槽距。此外由于在切割過程中，鋼線會磨損，鋼線直徑變小，且端口由圓形變為橢圓形，因此導輪槽距需要根據線損情況進行補償，以保證硅片厚度均勻。

       b.切割前未設好零點。正確設置零點的方法是（以HCT機床為例）：將晶棒裝載入機床后，手動降工作臺使四條晶棒的導向條剛剛接觸線網并點擊觸摸屏主界面設零點按鈕，然后慢速將工作臺升至-1.5mm位置真正設零點并命名切割編號。如果零點位置設置不當，導向條接觸到線網，則在切割開始后鋼線由于受摩擦力作用張力不穩，導致從入刀開始即產生整片薄厚。

       c.導向條與硅塊之間留有縫隙，切割開始后，隨著鋼線的運行，部分碎導向條被帶入線網，鋼線錯位，由于鋼線在切割過程中會瞬間定位，這樣就造成硅片整片薄厚的現象。

       d.導輪槽磨損嚴重。導輪涂層為聚氨酯材料，切割一定刀數后導輪槽根部磨損嚴重，導輪槽切偏，切割過程中鋼線在導輪槽內由于左右晃動導致產生整片薄厚。

       解決措施：a.導輪開槽后檢查槽距是否均勻，且要根據線損情況對導輪槽距進行補償。

       a.設置零點時，控制好導向條距離線網的位置。

       b.規范粘膠操作。硅塊表面粘接導向條時，注意檢查導向條是否彎曲，膠水是否涂抹均勻，保證粘接導向條后導向條與硅塊之間不能有縫隙。

       c.導輪使用過程中，定期使用光學投影輪廓儀對導輪槽進行檢測，觀察導輪槽深、角度，發現導輪槽磨損嚴重時則及時更換導輪。

       (2)入刀點薄厚：（在硅片上出現薄厚的位置通常為入刀點至向上延伸6mm的區域）a.工作臺墊板更換錯誤。更換新導輪時，要根據導輪的直徑更換工作臺墊板（墊板厚度為305mm減去導輪直徑長度），墊板厚度錯誤會導致在設零點時，上工作臺的兩條晶棒與下工作臺的兩條晶棒距離線網高度不一致，導致入刀時線網不平穩。

       b.入刀階段砂漿流量大。由于入刀時鋼線處于不穩定狀態，砂漿流量大會對線網造成沖擊，鋼線抖動，產生入刀薄厚片。

       解決措施：a.根據導輪直徑，更換厚度值相當的墊板。

       b.調整入刀階段砂漿流量工藝，控制好砂漿溫度和砂漿流量，減少對線網的沖擊力。

       (3)硅片中部至出刀點薄厚：

       a.切割過程中，有碎片、碎導向條等雜質混入砂漿中，隨著砂漿的流動和鋼線的轉動卷入導輪上的線網中，引起跳線和切斜，造成該區域的硅片中部至出刀點薄厚。

       b.砂漿流量不合適。砂漿流量是否均勻、流量能否達到切割要求，對硅片切割起著關鍵性作用。若果切割過程中，砂漿流量時流時斷，則會造成切割力不均勻，導致產生薄厚片。

       解決措施：a.開始切割前，將機床切割室內的碎片清理干凈，更換切割室過濾網以及漿料缸內的過濾桶、過濾袋等，保證機床潔凈度。

       b.將切割室內的漿料嘴清理干凈，打開砂漿，看漿料嘴噴出的砂簾是否完整無斷流。

       (4)單片薄厚不均：

       a.鋼線張力異常，波動較大。鋼線張力是硅片切割工藝的核心要素，切割過程中，收放線軸的鋼線都要保持一定的張力（通常0.12mm鋼線放線軸張力設定范圍為22N-24N，0.13mm鋼線放線軸張力設定范圍為21N-23N），張力過大或過小都不利于懸浮在鋼線上的碳化硅顆粒進入鋸縫進行切割。鋼線張力正常波動范圍為±1N。導致鋼線張力異常的因素有：氣缸漏氣，張力臂滑輪或切割室入線口滑輪晃動或滑輪外套切偏。

       b.導輪跳動較大。一般地，導輪徑向跳動＜30μm，軸向跳動＜20μm，導輪跳動過大則會引起線網抖動，導致硅片薄厚不均。

       c.機床水平問題。機床不水平，則會在切割過程中產生較大的震動，從而導致線網抖動。

       d.導輪問題。主要出現在新導輪或導輪槽嚴重磨損的情況下，鋼線直徑和導輪槽根部直徑不能完全吻合。

       解決措施：

       a.使用張力計對鋼線張力進行校驗，檢查氣缸漏氣情況、滑輪晃動情況及滑輪外套磨損情況，出現異常及時更換。

       b.每次更換導輪后，都要檢測導輪跳動是否在正常范圍內，如果不符合要求則要重新安裝導輪。

       c.定期檢測機床水平，及時調整。

       d.更換新導輪，切割第一鋸硅片之前，首先進行空切操作，將鋼線張力設高以達到勒導輪的目的，使得鋼線可以和導輪槽根部完全吻合。對于磨損嚴重的導輪則及時進行更換。

       4.結語

       通過對薄厚片的類型及產生原因進行分析，可以更好地減少薄厚片的產生，提高產品的成品合格率。