太陽能矽片電磨削多線切割制絨技術基礎研究

《太陽能矽片電磨削多線切割制絨技術基礎研究》是依託南京航空航天大學，由汪煒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：太陽能矽片電磨削多線切割制絨技術基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：汪煒
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

針對現階段國內外晶矽太陽能電池的製造技術瓶頸，即降低成本和提高光電轉換效率，提出一種低巨觀切削力、少機械損傷的太陽能矽片電磨削多線切割新方法和切割制絨一體化技術。從太陽能級晶矽表面能帶結構、載流子擴散方式及磨料滾動切割特性入手，揭示矽片的機械磨削複合微區電化學鈍化（或腐蝕）材料去除和絨面形成機理，建立全新的太陽能矽片高效低成本加工體系；研究半導體精密電解電源及進電方法、固結（或游離）磨料切割方式及切削液技術、工藝參數庫最佳化等太陽能矽片電磨削多線切割關鍵技術；掌握電源參數、伺服策略、張力控制、切削液組分等因素對降低矽片厚度、切縫寬度及切割線損耗的影響規律，提高良品率，降低斷絲幾率；開展切割制絨一體化基礎研究，探索矽片表面完整性和亞表面缺陷應力層的定量分析和評價方法，掌握多場耦合調控增強電化學/磨削表面織構機制，最佳化絨面形貌，提高光電轉換效率，實現晶矽太陽能電池產業共性關鍵技術的重大突破。

結題摘要

針對現階段國內外晶矽太陽能電池的製造技術瓶頸，即降低成本和提高光電轉換效率，提出一種低巨觀切削力、少機械損傷的太陽能矽片電磨削多線切割新方法和切割制絨一體化技術。從太陽能級晶矽表面能帶結構、載流子擴散方式及磨料滾動切割特性入手，揭示矽片的機械磨削複合微區電化學鈍化（或腐蝕）材料去除和絨面形成機理，建立全新的太陽能矽片高效低成本加工體系；研究半導體精密電解電源及進電方法、固結（或游離）磨料切割方式及切削液技術、工藝參數庫最佳化等太陽能矽片電磨削多線切割關鍵技術；掌握電源參數、伺服策略、張力控制、切削液組分等因素對降低矽片厚度、切縫寬度及切割線損耗的影響規律，提高良品率，降低斷絲幾率；開展切割制絨一體化基礎研究，探索矽片表面完整性和亞表面缺陷應力層的定量分析和評價方法，掌握多場耦合調控增強電化學/磨削表面織構機制，最佳化絨面形貌，提高光電轉換效率，實現晶矽太陽能電池產業共性關鍵技術的重大突破。 本課題研究採用游離磨料電解磨削多線切割工藝，複合了機械磨削和電化學加工方法，通過在加工過程中給矽錠和切割線施加電場產生陽極鈍化或腐蝕，可以有效降低切割負載，提高切割效率，改善矽片的表面質量。以156 mm×56 mm(8寸)、電阻率(1～3Ω•cm)P 型多晶矽片切割為例，試驗結果表明，採用相同的切割參數和原材料，相對於游離磨料多線切割，電解磨削多線切割矽片的彎曲度降低了3μm，分布區間集中在0～9μm之間；採用 20%的 NaOH 溶液腐蝕矽片，表面的隱裂和深溝槽較少出現，說明矽片的表面損傷程度減輕，有利於減少後續制絨減薄量。該方法和現有游離或固結磨料多線切割技術兼容性好，設備改造成本低，工程套用前景十分廣闊。