專利名稱：一種準(zhǔn)單晶硅錠的切割方法及硅片制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏行業(yè)中晶體硅制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種準(zhǔn)單晶硅錠的切割方法及娃片制造方法。
背景技術(shù)：
光伏行業(yè)中，用于制造太陽能電池的晶體硅主要有單晶硅和多晶硅兩種，利用單晶硅制造電池，電池轉(zhuǎn)換效率高，但是單次投料少，操作復(fù)雜，成本高；利用多晶硅制造電池，單次投料大，操作簡單，工藝成本低，但是電池轉(zhuǎn)換效率低，電池壽命短。準(zhǔn)單晶是介于多晶硅和單晶硅之間的一種材料，采用多晶硅鑄錠工藝進(jìn)行生產(chǎn)而獲得的準(zhǔn)單晶硅錠，硅錠的中間部分基本為單晶，而邊角部分基本為多晶，其外觀和電性能均類似單晶娃，在電池制造工藝中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)有的光伏電池片所用的娃片，正面外形尺寸多數(shù)為156mm*156mm,因此需要將娃錠切割開方為156mm*156mm*硅錠高度的小方錠后，再進(jìn)行切片工序生產(chǎn)為硅片及電池片。并且為了提高制作電池的光電轉(zhuǎn)換效率，利用準(zhǔn)單晶硅錠制作電池時，往往僅需要保留準(zhǔn)單晶硅錠中間部分含單晶硅比例比較高的一類硅片，而將邊部含單晶硅比例比較低的二類硅片、三類硅片做重新投爐等其他方式處理?，F(xiàn)有的準(zhǔn)單晶硅錠切割處理方法多采用與切割多晶硅錠相同的開方方式進(jìn)行切割，切割多晶硅錠時，由于需要盡量多的將硅錠切割為156mm*156mm*硅錠高度的小方錠，保留下來，因此一般都是采用與硅錠外形尺寸匹配度最高的方式進(jìn)行開方，即在硅錠中采用獲取到最多數(shù)量的小方錠的最大開方方式進(jìn)行切割，比如，對于正面外形尺寸約為840mm*840mm的G5多晶硅錠，一般就采用中間開方為5*5，各邊切除20_30mm左右寬度的邊皮，最終獲得25塊小方錠；對于正面外形尺寸約為1000mm*1000mm的G6多晶硅錠，一般就采用中間開方為6*6，各邊切除20-30mm左右寬度的邊皮，最終獲得36塊小方錠。采用上述多晶硅錠切割方式進(jìn)行準(zhǔn)單晶硅錠切割時，切割出的小方錠可制作為應(yīng)用價值較高的一類硅片，僅僅為中間部分?jǐn)?shù)量較少的全部為單晶的小方錠，例如G5的切割方式中，只有中間的9塊小方錠具有產(chǎn)業(yè)化利用價值，G6的切割方式中，只有中間的16塊具有產(chǎn)業(yè)化利用價值，其余被切下的小方錠都將被進(jìn)行重新回爐等其他廉價的方式處理。然而在這些廢棄的小方錠中，在生長單晶硅與多晶硅交界的部分，大部分都是含有單晶硅比例較高的硅片，但切割出的硅片由于包含一部分單晶、一部分多晶，因此只能作為無產(chǎn)業(yè)化利用價值的二、三類硅片，由于單晶硅片的得率下降，使得原本通過該方式降低的單晶硅生產(chǎn)成本再次大幅增加，成為目前準(zhǔn)單晶發(fā)展的主要瓶頸。因此，發(fā)明人在實施本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中，采用與硅錠外形尺寸匹配度最高的開方方式進(jìn)行切割準(zhǔn)單晶硅錠時，獲取的一類硅片的數(shù)量較少，并會使部分生長有單晶硅的硅錠被浪費(fèi)，生產(chǎn)成本比較高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種準(zhǔn)單晶硅錠的切割方法及硅片制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中切割準(zhǔn)單晶硅錠，獲取的一類硅片的數(shù)量較少，單晶硅片得率不高的問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供一種準(zhǔn)單晶硅錠的切割方法，該方法包括確定被切割的準(zhǔn)單晶硅錠的正面外形尺寸，作為第一尺寸；根據(jù)所述第一尺寸確定一能將所述準(zhǔn)單晶硅錠中生長單晶部分全部包圍的正方形邊長尺寸，作為第二尺寸；采用與第二尺寸匹配度最大的開方方式，將所述準(zhǔn)單晶硅錠切割為正面外形尺寸為固定大小的硅塊；其中，所述匹配度最大指切割出固定大小硅塊的數(shù)量最多。 本發(fā)明還提供了一種硅片制造方法，該方法包括制作準(zhǔn)單晶硅錠；按照上述的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法將準(zhǔn)單晶硅錠切割為固定大小的硅塊；將所述硅塊按照設(shè)定的硅片厚度切割為硅片。本發(fā)明提供的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法，采用與覆蓋準(zhǔn)單晶硅中生長單晶部分的尺寸匹配度最大的開方方式切割準(zhǔn)單晶硅，能夠獲得更多數(shù)量的滿足用戶需求，并具備產(chǎn)業(yè)化利用價值的一類硅片，提高準(zhǔn)單晶硅錠一類品得率。


圖I為本發(fā)明實施例提供的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法流程圖；圖2A為現(xiàn)有技術(shù)中G6準(zhǔn)單晶硅錠切割方法示意圖；圖2B為本發(fā)明實施例提供的G6準(zhǔn)單晶硅錠切割方法示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的G7準(zhǔn)單晶硅錠切割方法示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明中，采用與覆蓋準(zhǔn)單晶硅中生長單晶部分的尺寸匹配度最大的開方方式切割準(zhǔn)單晶硅，能夠獲得更多數(shù)量的具有產(chǎn)業(yè)化價值的一類硅片。本發(fā)明實施例一提供了一種準(zhǔn)單晶硅錠的切割方法，如圖I所示，具體包括步驟SlOl :確定被切割的準(zhǔn)單晶硅錠的正面外形尺寸，作為第一尺寸。具體的，被切割的準(zhǔn)單晶硅錠可以包括現(xiàn)有的，正面外形尺寸約為840mm * 840mm的G5準(zhǔn)單晶娃錠,正面外形尺寸約為1000mm -k IOOOmm的G6準(zhǔn)單晶娃錠和正面外形尺寸約為1150mm * 1150mm的G7準(zhǔn)單晶硅錠。步驟S102 :根據(jù)確定的第一尺寸，在正面外形尺寸為第一尺寸的準(zhǔn)單晶硅錠上，確定一能將所述準(zhǔn)單晶硅錠中生長單晶部分全部包圍的正方形邊長尺寸，作為第二尺寸。具體的，當(dāng)被切割的準(zhǔn)單晶硅錠確定以后，其中間生長單晶部分的面積也就基本可以確定，根據(jù)目前各個廠家制作工藝的不同，生長單晶部分的面積一般可以達(dá)到整個準(zhǔn)單晶硅錠正面外形尺寸的70%左右。步驟S103 :采用與第二尺寸匹配度最大的開方方式，將所要切割的準(zhǔn)單晶硅錠切割為正面外形尺寸為固定大小的硅塊。
具體的，第二尺寸小于第一尺寸，匹配度最大指切割出固定大小硅塊的數(shù)量最多，并且切割出的娃塊正面外形尺寸，優(yōu)選156mm*156mm。本發(fā)明提供的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法，采用與覆蓋準(zhǔn)單晶硅中生長單晶部分的尺寸匹配度最大的開方方式切割準(zhǔn)單晶硅，能夠獲得更多數(shù)量的，并滿足用戶需求的一類硅片，提聞準(zhǔn)單晶娃淀一類品得率。優(yōu)選的，本發(fā)明實施例二將對上述步驟S103中，采用與第二尺寸匹配度最大的開方方式，將準(zhǔn)單晶硅錠切割為正面外形尺寸為固定大小的硅塊的具體實施方式
進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，當(dāng)然并不引以為限。首先，根據(jù)固定大小硅塊的正面外形尺寸與第二尺寸，確定第二尺寸內(nèi)能夠切割出固定大小硅塊的數(shù)量N。 然后，根據(jù)能夠切割出所述固定大小硅塊的數(shù)量N，將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域，其中，m*m=N。最后，采用與m*m個小正方形區(qū)域完全重合的開方方式，將準(zhǔn)單晶硅錠切割為N個固定大小的硅塊。優(yōu)選的，可將分割得到的m*m個小正方形區(qū)域以正方形陣列形式排布，組成正方形陣列區(qū)域；采用與所述m*m個小正方形區(qū)域組成的正方形陣列區(qū)域完全重合的開方方式，將所述準(zhǔn)單晶硅錠切割為N個固定大小的硅塊。更為優(yōu)選的，在確定了第二尺寸內(nèi)能夠切割出固定大小硅塊的數(shù)量N以后，可以對能夠切割出所述固定大小硅塊的數(shù)量N取模，并根據(jù)取模得到的余數(shù)進(jìn)行N的奇偶性判斷；根據(jù)所述N的奇偶性判斷結(jié)果，將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域。例如可以利用N對2取模，取模得到的余數(shù)為I時，則N為奇數(shù)，余數(shù)為2，則N為偶數(shù)。進(jìn)一步的，對于N為偶數(shù)時，可以采用如下方式，將邊長尺寸為第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域分割為m*m個小正方形區(qū)域以包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域的中心點為起點，并以固定大小硅塊的正面外形尺寸為步長，將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域。對于N為奇數(shù)時，可以采用如下方式，將邊長尺寸為第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域分割為m*m個小正方形區(qū)域以包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域的中心點作為小正方形區(qū)域的中心點，并以所述固定大小硅塊的正面外形尺寸為步長，將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域。本發(fā)明提供的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法，采用與覆蓋準(zhǔn)單晶硅中生長單晶部分的尺寸匹配度最大的開方方式切割準(zhǔn)單晶硅，能夠獲得更多數(shù)量的，并具有產(chǎn)業(yè)化價值的一類硅片，提聞準(zhǔn)單晶娃淀一類品得率。本發(fā)明實施例三將結(jié)合實際應(yīng)用對實施例一和實施例二中的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明實施例中，一方面以對G6準(zhǔn)單晶硅錠采用本發(fā)明涉及的切割方法進(jìn)行準(zhǔn)單晶硅錠進(jìn)行切割為例進(jìn)行說明?，F(xiàn)有的G6準(zhǔn)單晶娃錠，正面外形尺寸大約為1000mm * 1000mm,生長單晶部分占整個準(zhǔn)單晶硅錠的70%左右，因此，將G6準(zhǔn)單晶硅錠切割為正面外形尺寸為156mm*156mm的固定大小硅塊時，按照實施例二中確定能夠切割出的固定大小硅錠數(shù)量的方法，可確定N為25。具體的，將G6的準(zhǔn)單晶硅錠固定在相應(yīng)的晶托上，進(jìn)行切割線布線時，將其中心點與切割出的小正方形組成的正方形陣列的區(qū)域中心點相重合，如圖2B所示，采用本發(fā)明實施例提供的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法可將G6硅錠切割為25塊，采用這種方式可切割出的25塊優(yōu)質(zhì)的一類硅塊。如圖2A所示為現(xiàn)有技術(shù)中G6準(zhǔn)單晶硅錠的切割方法示意圖，由圖2A和圖2B可知，原有G6準(zhǔn)單晶硅錠切割得到36塊固定大小的硅塊，但是能夠得到一類品硅 片的硅塊只有16塊，準(zhǔn)單晶硅錠得率為44%左右，采用本發(fā)明實施例提供的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法，使得可切割為一類品硅片的硅塊數(shù)量由16塊提高為25塊，準(zhǔn)單晶硅錠的一類品得率提高到69%左右，即本發(fā)明中將中間大部分生長單晶硅較多的硅錠較多數(shù)量的切割為完整的一類娃塊，將G6準(zhǔn)單晶娃淀一類品的得率提聞。進(jìn)一步的，為了能將生長單晶部分全部包圍，并又能簡化切割工藝，本發(fā)明實施例中可采用原有G5多晶硅錠的切割方式進(jìn)行G6準(zhǔn)單晶硅錠的切割，將G6準(zhǔn)單晶硅錠切割為25塊，實現(xiàn)在不增加生產(chǎn)設(shè)備，也不改變鑄錠工藝的情況下，完成G6準(zhǔn)單晶硅錠的切割，并提聞G6準(zhǔn)單晶娃淀一類品的得率。本發(fā)明實施例，另一方面以正面外形尺寸約為1150mm * 1150mm的G7準(zhǔn)單晶娃錠進(jìn)行切割為例進(jìn)行說明，G7準(zhǔn)單晶硅錠按照現(xiàn)有的制造工藝，能夠切割出具備產(chǎn)業(yè)化利用價值的一類硅片的硅塊數(shù)量在36塊左右，因此，本發(fā)明實施例中同樣可在不增加生產(chǎn)設(shè)備，也不改變鑄錠工藝的情況下，可按照原有G6多晶硅錠的切割方式進(jìn)行切割。具體的，將G7的準(zhǔn)單晶硅錠固定在相應(yīng)的晶托上，按照如圖3所示的準(zhǔn)單晶硅錠切割線布線方式，即正方形區(qū)域的中心點為起點，并以156mm * 156mm為步長，將正方形區(qū)域，分割為6*6個且邊長為156mm的小正方形區(qū)域，最終將G7硅錠切割為36塊，由圖3可得，邊皮厚度由30mm變?yōu)?08mm，但是采用這種方式可切割出36塊優(yōu)質(zhì)的一類硅塊，并且大部分生長單晶硅較多的硅錠能夠較多數(shù)量的切割為完整的一類硅塊，提高準(zhǔn)單晶硅錠一類品的得率。本發(fā)明實施例中，G7的準(zhǔn)單晶硅錠采用與G6的多晶硅錠正面外形尺寸匹配度最大的開方方式進(jìn)行開方，G6的準(zhǔn)單晶硅錠采用與G5的多晶硅錠正面外形尺寸匹配度最大的開方方式進(jìn)行開方，能夠獲得更多數(shù)量的具有產(chǎn)業(yè)化價值的一類硅片，提高準(zhǔn)單晶硅錠一類品得率。本發(fā)明實施例三還提供了一種制造硅片的工藝方法。具體的，首先，采用現(xiàn)有技術(shù)中制造準(zhǔn)單晶硅錠的工藝方法制造準(zhǔn)單晶硅錠，主要包括以下步驟I、選取單晶籽晶緊密并均勻的鋪設(shè)在坩堝底部。2、在單晶籽晶上添加多晶硅硅料及根據(jù)目標(biāo)電阻率相配合的合金。
3、將上述裝有硅料的坩堝裝入多晶硅鑄錠爐進(jìn)行晶體生長。4、將生長完成的準(zhǔn)單晶硅錠冷卻到一定溫度后出爐。通過上述方法即可生長出準(zhǔn)單晶硅錠。其次，按照本發(fā)明實施例一提供的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法進(jìn)行準(zhǔn)單晶硅錠的切割。5、將經(jīng)上述過程生長出的準(zhǔn)單晶硅錠放到晶體切割托盤上。6、將多線切方機(jī)按照實施例一中的方法，根據(jù)被切割的準(zhǔn)單晶硅錠中生長單晶部分的面積進(jìn)行切割線布線。7、將固定好的準(zhǔn)單晶硅錠放入多線切割機(jī)并調(diào)整位置，進(jìn)行準(zhǔn)單晶硅錠的開方。 最后，將切割出的硅塊按照設(shè)定的硅片厚度切割為硅片。具體的，當(dāng)切割好硅塊后，需要對硅塊進(jìn)行檢測，將滿足用戶規(guī)格要求的硅塊進(jìn)行切割。本發(fā)明提供的硅片制造工藝方法，采用與覆蓋準(zhǔn)單晶硅中生長單晶部分的尺寸匹配度最大的開方方式切割準(zhǔn)單晶硅，能夠獲得更多數(shù)量的具有產(chǎn)業(yè)化價值的一類硅片，提聞準(zhǔn)單晶娃淀一類品得率。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種準(zhǔn)單晶硅錠的切割方法，其特征在于，該方法包括 在正面外形尺寸為第一尺寸的準(zhǔn)單晶硅錠上，確定一能將所述準(zhǔn)單晶硅錠中生長單晶部分全部包圍的正方形邊長尺寸，作為第二尺寸； 采用與第二尺寸匹配度最大的開方方式，將所述準(zhǔn)單晶硅錠切割為正面外形尺寸為固定大小的硅塊； 其中，所述匹配度最大指切割出固定大小硅塊的數(shù)量最多。
2.如權(quán)利要求I所述的切割方法，其特征在于，所述采用與第二尺寸匹配度最大的開方方式，將所述準(zhǔn)單晶硅錠切割為正面外形尺寸為固定大小的硅塊，具體包括 根據(jù)所述固定大小硅塊的正面外形尺寸與所述第二尺寸，確定所述第二尺寸內(nèi)能夠切割出所述固定大小硅塊的數(shù)量N ； 根據(jù)能夠切割出所述固定大小硅塊的數(shù)量N，將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域，其中，m*m=N ； 采用與所述m*m個小正方形區(qū)域完全重合的開方方式，將所述準(zhǔn)單晶硅錠切割為N個固定大小的硅塊。
3.如權(quán)利要求2所述的切割方法，其特征在于，在確定了所述第二尺寸內(nèi)能夠切割出所述固定大小硅塊的數(shù)量N后，該方法還包括 對能夠切割出所述固定大小硅塊的數(shù)量N取模，并根據(jù)取模得到的余數(shù)進(jìn)行N的奇偶性判斷； 根據(jù)所述N的奇偶性判斷結(jié)果，將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3所述的切割方法，其特征在于，當(dāng)確定的所述第二尺寸內(nèi)能夠切割出固定大小硅塊數(shù)量N為偶數(shù)時，所述將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域，具體包括 以包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域的中心點為起點，并以所述固定大小硅塊的正面外形尺寸為步長，將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域。
5.如權(quán)利要求3所述的切割方法，其特征在于，當(dāng)確定的所述第二尺寸內(nèi)能夠切割出固定大小硅塊數(shù)量N為奇數(shù)時，所述將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域，具體包括 以包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域的中心點作為小正方形區(qū)域的中心點，并以所述固定大小硅塊的正面外形尺寸為步長，將邊長尺寸為所述第二尺寸且包圍生長單晶部分的正方形區(qū)域，分割為m*m個且邊長為所述固定大小硅塊的正面外形尺寸的小正方形區(qū)域。
6.如權(quán)利要求2-5任一項所述的切割方法，其特征在于，該方法還包括 將所述m*m個小正方形區(qū)域以正方形陣列形式排布，組成正方形陣列區(qū)域； 采用與所述m*m個小正方形區(qū)域組成的正方形陣列區(qū)域完全重合的開方方式，將所述準(zhǔn)單晶硅錠切割為N個固定大小的硅塊。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的切割方法，其特征在于，所述固定大小硅塊的正面外形尺寸為 156臟木156臟。
8.一種硅片制造方法，其特征在于，該方法包括 制作準(zhǔn)單晶硅錠； 按照權(quán)利要求1-7任一項所述的準(zhǔn)單晶硅錠切割方法將所述準(zhǔn)單晶硅錠切割為固定大小的硅塊；將所述硅塊按照設(shè)定的硅片厚度切割為硅片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種準(zhǔn)單晶硅錠的切割方法及硅片制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中切割準(zhǔn)單晶硅錠時，不能將準(zhǔn)單晶硅錠中生長單晶邊緣部分切割為完整的一類硅塊，獲取的一類硅片數(shù)量較少的問題。本發(fā)明中，在正面外形尺寸為第一尺寸的準(zhǔn)單晶硅錠上，確定一能將所述準(zhǔn)單晶硅錠中生長單晶部分全部包圍的正方形邊長尺寸，作為第二尺寸；采用與第二尺寸匹配度最大的開方方式，將所述準(zhǔn)單晶硅錠切割為正面外形尺寸為固定大小的硅塊；其中，所述匹配度最大指切割出固定大小硅塊的數(shù)量最多。通過本發(fā)明能夠獲得更多數(shù)量的具有產(chǎn)業(yè)化價值的一類硅片，提高準(zhǔn)單晶硅錠一類品得率。
文檔編號B28D1/02GK102814866SQ20121032060
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者王楠, 黎志欣, 王軍, 郭大偉 申請人:北京京運(yùn)通科技股份有限公司