【关键词】太阳能；硅片切割技术；电火花线 

　　社会的稳定与和谐发展现在已经离不开能源的储备，21世纪的战争也已经从武力的争斗转换成能源的争斗，谁能拥有持续、清洁的能源，谁的经济就会持续的发展，社会就会更加的和谐、稳定。清洁、持续可利用的能源的研究已经引起了大家的重视。那么太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的新型清洁能源，它的开发与利用也已经引起全人类的广泛关注。太阳能电池作为太阳能的可利用形式之一，正在投入到大量的开发研究之中。商业化太阳能电池就是清洁能源的一种，采用的是无毒的晶硅，其中的单晶和多晶硅电池的特点就是光电转换的效率比较高，使用的寿命较长，稳定性比较好，当然成本也是较高的。伴随着半导体制造技术的不断提升与完善，虽然硅片制造成本在不断降低，但是作为中心材质的太阳能电池所用硅片的切割成本一直居高不下，甚至可以占到太阳能总制造成本的30%。 

　　目前硅片的生产已经采用多线锯切割方法，可以生产出面积较大（25cm×25 cm）而厚度又相对较薄的硅片，但是在此方法的操作过程中，金属丝要受到多种力的激励，还要受到机械结构的影响，就不可避免的在切割过程中产生变形与振动，瞬间性的冲击就会作用在切割的硅片上。为了避免此现象的发生硅片的切割厚度也从300μm左右进一步降低，争取实现低成本高线切割及减少切缝损耗，但是难度是相当的大。因此实现太阳能晶硅电池行业生产效率的提高及生产成本的降低，对于开展寸超薄硅片切割方法的开拓与创新研究是势在必行的。 

 

　　1 太阳能硅片目前比较成熟的切割方法 

　　太阳能硅片目前常规的切割方法主要有:内圆切割(IDsaw)和多线切割(Wiresaw)。其切割原理及设备如图1、图2所示。内圆切割时,圆盘型刀片外圆张紧,利用内圆刃口边切割硅锭。但由于刀片高速旋转会产生轴向振动,刀片与硅片的摩擦力增加,切割时会产生较大的残留切痕和微裂纹,切割结束时易出现硅片崩片甚至飞边的现象;作为目前硅片切割主流技术的多线切割,其切割过程是以钢丝带入切缝的金刚砂粒对硅材料进行切磨作用,金刚砂切磨硅材料时产生的切削力会对脆性硅材料表面产生冲击,同样使得大尺寸超薄硅片切割非常困难 [5~13]。

 

       为了使大尺寸硅片切割厚度进一步降低,并减少切缝损耗,国内外许多研究机构和学者对硅片放电切割技术做了深入的研究。低速走丝电火花线切割(LSWEDM)切割硅片的技术在国外已有报道[6~10],日本冈山大学则采用类似我国高速走丝电火花线切割(HSWEDM)方式,仍以去离子水为工作介质,采用晶体管脉冲电源并以高熔点钼丝进行单晶硅棒切割研究,研制出多线放电切割原理样机[12]。该方法的依据是取向生长法形成的单晶硅锭电阻率低(0.018#cm),使HSWEDM用于切割硅锭成为可能。用HSWEDM加工所获得的硅片总厚度变化(TTV)和弯曲程度(Warp)与多线切割的结果几乎一样(图3)。切缝造成的硅材料损失大约为250Lm,与多线切割法得到的数值相当。

图3 日本HSWEDM与多线切割的比较