線痕的存在會影響電池片的生產工藝。是太陽能硅片生產中比較重要的一個問題。本文分析了多晶太陽能級硅片產生線痕的原因.并針對各不同成因。對降低和避免硅片線痕的措施進行了探討。

前 言

硅棒的切割不管是在半導體行業還是太陽能光伏行業都是必不可少的一道工序，硅片質量的好壞直接關系到后續工序的制造和加工。線痕是影響硅片表面質量的一個比較重要因索。半導體行業對硅片表面質量要求較高，但其線痕并不是一個大問題，因為相對而言其硅片較厚，切割過后有一拋光研磨過程可以去除線痕;而光伏行業的硅片非常薄(160-220um)，因此研磨工藝在太陽能行業是不適用的。線痕的存在還會影響電池片的生產工藝，易造成破片。

1. 線痕的分類

線痕按照形狀分有單一線痕，密集性線痕和硬點線痕。硅片表面的單一線痕，有深有淺，一般線痕較小還是可以接受為合格片;密集性線痕體現為整個或者部分硅片表面出現多條由深至淺狀的線痕;而硬點線痕出現的毫無規律，但是其形狀似單一線痕。但是線痕上可以明顯看到有硬點的存在。對于單晶來說，線痕主要有密集性線痕和單一線痕;對于多晶來說，三種都存在，即比單晶增加一種由于硬點造成的線痕。

2. 單一線痕

單一線痕主要產生的原因和處理措施為：

1)跳線。跳線造成的線痕一般會集中在晶棒的某一段，但有時也會整根棒跳線，從而導致切割后整根棒幾乎都有線痕片。造成跳線的主要原因為：

a，雜質(碎硅片，砂漿中的雜質)進入線槽或者粘附于線網，若上一次切割完畢后線網未清理干凈或者砂漿過濾袋質量出現問題，則很容易發生這種情況;

b， 導輪磨損過大，導輪使用壽命有限制，超過一定時間則需要更換導輪;

c，鋼線張力太小，線弓過大產生滑移，一般在工藝穩定的情況下，這種情況不易發生，如為此種情況，須適當調整工藝;

d，硅棒對接位置不好也易引起跳線。

為了盡量避免跳線，每次切割完畢后清理工作要做到位，確保線網上的雜質都被氣槍吹盡，切割前砂漿循環足夠時間，使砂漿中攜帶的雜質都被有效過濾，每次切割前確認導輪使用時間是否超出限制，如果超出及時更換。

2) 斷線。斷線后的晶棒即使能夠挽救回來，或多或少會產生線痕片。影響斷線的主要因素為：

a，鋼絲本身缺陷，如①鋼絲強度偏底;②鋼絲內含夾雜物，鋼絲的斷面照片可以明顯看到成不相容相的顆粒;③鋼絲存在表面缺陷，當切割受力時這些雜質和缺陷成為應力承受的薄弱部位，易于斷裂。

b，收(放)線端異常受力，如①工字輪變形;②放線端線頭穿錯也稱壓線;③收(放)線端工字輪毛刺，收、放線時鋼絲被刮在其上引起斷線;④收(放)線端走線部件即滑輪、滾套的表面質量和工作狀態，放線輪的跟隨性不佳，滑輪滾套異常磨損，張力檢測設備故障等引起收(放)線側張力的波動或鋼絲異常受力斷線;⑤收線端排線質量不平整引起收線張力急劇跳動從而斷線;⑥收(放)線側張力瞬時波動超過了鋼絲的承載極限，或承受異常應力(如剪切應力)作用引起斷線;

c，切割工藝出現異常，①張力設定合理性;②砂漿配置參數，砂漿配比或質量影響到鋼絲攜帶砂漿量及切削能力，直接對鋼線的磨損量造成影響，隨著磨損量的增大，一方面鋼線表面缺陷增多，另一方面載荷橫斷面積減少，一旦鋼線的磨損量超過所能承受的范圍，鋼線斷裂;③雜質，砂漿中混入硬質異物(如碎片)，或在過線輪、導輪上有硬質顆粒卡住對鋼絲造成刮傷，同上面也提到的雜質異物，輕則跳線，重則斷線;④粘膠不當或硅棒粘接位置不好等原因的跳線，導致某些線槽內有多根鋼絲相互壓線引起斷線。由此可見，控制斷線首先要求有比較良好鋼線的質量，其次是要控制好切割的工藝，其中砂漿的配置是一個比較重要的環節。砂漿由SiC和懸浮液PEG混合配置而成，SiC顆粒較為細小，根據粒徑范圍分為不同規格，一般粒子越細，切出的硅片表面越光滑，但對應的切割能力也下降。微粉由于顆粒細，易在包裝、運輸、存放過程中擠壓團結，因此配置配制沙漿是時倒料應慢，避免猛倒造成微粉沉底結塊攪拌不開，造成砂漿密度與預期的不一致或者不均勻而影響切割。碳化硅微粉在空氣中極容易受潮團結，分散性降低，在料漿中形成假性顆粒物和團積物，砂漿過攪拌也會吸收水分造成此問題，因此應避免微粉裸漏在空氣中時間過長和過攪拌，烘砂的目的也在于此，一般把碳化硅微粉在80-90度烘箱里，烘8小時以上，來優化碳化硅微粉的各項指標。當然砂漿配置如果采用集中供應系統，會減少諸多人工配置的不穩定因素，更利于砂漿質量的穩定。