双氧水在铜纳米粒子催化刻蚀n型单晶硅中的影响研究

目的 在反应速率温和的前提下,在n型单晶硅片表面制备低反射率的纳米倒金字塔绒面,研究H2O2浓度对铜纳米颗粒的沉积及刻蚀行为的影响.方法 利用铜纳米粒子催化刻蚀方法对金刚线切割n型单晶硅进行表面织构化处理,利用扫描电子显微镜观察制绒后硅片表面微观形貌,利用紫外-可见分光光度计测试并计算硅片表面反射率,并分析铜催化刻蚀形...     

金刚石线锯电解磨削切割多晶硅片的试验研究

基于金刚石线锯切割系统,开展了金刚线电解磨削切割多晶硅片试验。结果表明:电解磨削复合加工方法在机械磨削的同时复合了阳极氧化和腐蚀,在硅片表面产生了机械损伤缺陷和电化学腐蚀缺陷。酸制绒时腐蚀反应在两种类型缺陷处顺利进行,形成均匀致密的绒面结构,有效降低硅片表面反射率,有利于后续电池片光电转换效率的提高。     

太阳能级硅高效放电电解复合切割制绒一体化研究

提出了一种基于复合工作液的以电火花电解复合加工技术对太阳能级硅进行切割及制绒一体化的新方法.试验表明,用高速走丝电火花线切割(HSWEDM)加工太阳能级硅切割效率高、厚度薄、切缝窄.具有表面可直接形成绒面结构、无明显微裂纹且获得的绒面反射率在全光谱波段内光反射率较低的特征.该工艺方法为探索缩短太阳能电池制造流程,降低硅片加工成本,提高硅材料利用率,促使硅太阳能电池成本显著降低,并形成具有我国自主知识产权的太阳能级硅片切割制绒一体化技术提供了理论及实践依据,为我国电火花线切割的应用开拓了新领域.     

晶体硅表面制绒参数优化分析

目的研究酸(HF和HNO3)、碱(NaOH)腐蚀液对晶体硅制绒的影响。方法通过改变NaOH浓度、异丙醇浓度、腐蚀时间研究单晶硅片腐蚀,通过改变酸溶液浓度比研究多晶硅片腐蚀,通过分析微观形貌及表面反射率等考察制备晶体硅制绒工艺参数。结果单晶硅最佳的腐蚀液配比为:NaOH质量浓度15 g/L,热碱温度80℃,异丙醇体积分数15%~20%,腐蚀时间10 min。在最优化参数下,晶体硅绒表面金字塔大小均匀,高度约为5μm,相邻金字塔间彼此相连,硅表面反射率降低至15%。在V(HF)∶V(HNO3)∶V(CH3COOH)=10∶1∶10,腐蚀速率为2μm/min时,晶体硅绒表面呈现较好的沟壑状绒面结构。结论溶液酸碱性的强弱和异丙醇对晶体硅制绒有较大影响,并且直接影响晶体硅的表面反射率。     

NdFeB薄片的超声辅助水基切割的材料去除机理研究

目的 通常采用金刚线切割工艺批量生产NdFeB薄片,其表面粗糙度及表面线痕问题十分严重,提出超声水基切割液的金刚线切割新方法,以消除NdFeB薄片切割中的线痕,降低其表面粗糙度,并对超声辅助条件下的材料去除机理进行研究。方法 通过白光干涉仪和光学显微镜对样品表面形貌进行观察,通过激光位移传感器检测并分析了金刚线在各处的横向位移,分析其对切割表面线痕形成的影响因素。通过线激光测量方法量取超声辅助和纯水切2种条件下的线弓偏移,并分析线弓的形成机理,研究材料去除形式、排屑润滑之间的关系。综合分析线弓形成机制、线痕形成机制及表面形貌形成机制,揭示材料的去除机理。结果 实验结果表明,在进给速度0.2 mm/min下,可将水切的表面粗糙度Ra控制在0.4μm以下,仅为油切的一半,而在超声辅助下的峰谷值(PV)仅为油切下的二分之一。在相同进给速度下超声辅助切割的线弓变形与水切的差值先增大后减小,在进给速度0.2 mm/min下达到0.5 mm。结论 水基切削液比油基切削液具有更好的排屑性能,能够有效降低切割表面的粗糙度,而在超声辅助下使金刚线在NdFeB表面进行微磨削,有效地消除了样品表面的线痕,超...     

强磁场对碱液腐蚀制备多晶硅表面织构的影响

目的在碱液腐蚀制备多晶硅表面织构过程中施加具有方向性的强磁场,研究强磁场对多晶硅表面织构减反射的影响。方法在非磁场和1、2、3、4 T磁场作用下,用NaOH溶液腐蚀制备多晶硅表面织构,用电子天平称量表征硅片腐蚀程度,用奥林巴斯LEXTOLS4100共聚焦显微镜观察多晶硅片表面形貌,用Ocean Optics USB4000光谱仪测量多晶硅片的反射率,用WT-1200硅片测试仪测量样品少子寿命。结果随磁感应强度的增大,多晶硅片的腐蚀程度增强,多晶硅片腐蚀程度由非磁场条件下处理的2.1%,变化为磁感应强度为1 T时的2.8%,2 T时的3.9%,3 T时的5.3%,到4 T时的6.3%,同时多晶硅表面织构变得均匀且细腻。多晶硅片的反射率随磁感应强度的增大而降低,由非磁场条件下处理硅片的23.9%,变化为磁感应强度为1 T时的19.2%,2 T时的17.5%,3 T时的15.9%,到4 T时的14.5%。另外,随磁感应强度的增大,多晶硅片少子寿命略有降低。结论在碱液腐蚀制备多晶硅表面织构过程中施加强磁场,多晶硅片腐蚀程度增强的同时,表面织构的微结构更趋合理,减反射效果显著。     

采用盐类化学试剂制备减反增透膜层的方法

目的提高玻璃表面透过率,降低反射率。方法利用Na2CO3、Na3PO4、Na4P2O7等碱性盐溶液对预处理后的玻璃表面进行化学刻蚀,通过对玻璃表面纳米多孔结构以及断面刻蚀膜层厚度的调控,实现入射光在传递过程中产生相消干涉,从而实现对光的减反增透效果。通过扫描电镜观察玻璃腐蚀前后的表面形貌和断面膜层厚度,用紫外可见分光光度计对刻蚀前后玻璃的透过率和反射率进行测试,进一步调节刻蚀液浓度、刻蚀时间和刻蚀温度,优化实验方案,提高透过率。结果经碱性盐溶液刻蚀后,在24 h、92℃条件下,玻璃表面形成宽为20~30 nm,膜层厚度为100~150 nm,分布比较均匀的细微沟槽,玻璃的平均透过率达97.53%,比原始基片提高了7%,刻蚀前后成分基本无变化,光学性能得到了有效提高。固定刻蚀液浓度和刻蚀时间,样品透过率随刻蚀温度的升高,先增大后降低;固定刻蚀液浓度和刻蚀温度,样品透过率随刻蚀时间的增加,先增大后降低;固定刻蚀时间和刻蚀温度,样品透过率随刻蚀液浓度的增加,先增大后降低。结论采用碱性盐类化学试剂对玻璃表面进行化学刻蚀,使玻璃表面的化学键断裂,在玻璃表面形成疏松膜层结构,当刻蚀层达到一定厚度时,一定波长的光在玻璃表面发生相消干涉,可有效提高玻璃表面的透过率,降低反射率。     

硅晶体切片设备的研究现状与进展

介绍了硅晶体切片设备的原理及关键技术.典型的切片设备包括切片机和线切割锯床两类,其原理与结构不同,适用范围也不相同.内圆切片机的刀片与主轴相连并高速旋转,同时相对工件径向进给,因为刀片与工件为刚性接触,切割大直径硅片容易碎片.线锯能切割直径较大的硅片,环形金刚石线锯切割速度高,其去除机理与磨削相似,表面损伤层较浅.线锯床增加工件自转或锯丝辅助摇摆运动,可减小锯丝受力变化量,提高切片质量.因此环形金刚石线锯切片技术将会获得更广泛应用.     

太阳能硅片切割技术的研究

简述了太阳能硅片常用的切割方法及特点,指出电火花线切割由于其适合大厚度、超薄切割等特点,将成为太阳能硅片切割的一个研究热点.但因半导体特殊的电特性,目前常规电火花线切割工艺还不能胜任太阳能硅的切割.研究了太阳能硅材料的放电加工模型,提出了电火花线切割太阳能硅片的思路和工艺方法,并采用改进的脉冲电源首次对电阻率为2.1 Ω*cm的P型太阳能硅进行了切割试验,切割效率大于100 mm2/min.     

电镀金刚石线锯切割光伏多晶硅的表面特性与锯丝磨损分析

电镀金刚石线锯切割的光伏多晶硅切片表面特性,影响其断裂强度和后续的制绒工艺;为探究线锯锯切工艺参数对多晶硅切片表面特性的影响规律,揭示电镀金刚石锯丝的磨损机理,开展了光伏多晶硅的电镀金刚石线锯切片试验。研究结果表明:锯切的多晶硅表面存在由金刚石磨粒的塑性剪切、微切削去除形成的塑性浅划痕与较深的沟槽,及材料脆性去除留下的表面破碎微凹坑;切片表面材料的塑性去除和脆性去除相对比例随工艺参数组合变化而变化,增大晶片进给速度,降低走丝速度,切片表面粗糙度增大,表面形貌逐渐由塑性沟槽为主转变为以破碎微凹坑为主;使用表面镀镍(金属化)的金刚石颗粒制备的电镀金刚石锯丝的磨损形态在稳定阶段主要是磨粒磨平,使用后期主要是磨粒脱落和镀层磨损。      

硅晶片金刚石线切割的表面特征及其力学性能

分析了金刚石线切割硅晶片的表面形貌和断裂性能,并在此基础上探讨金刚石线切割原理以及一些技术挑战。金刚石线切割具有表面粗糙度低,硅片厚度均匀等优点,但却存在断裂强度各项异性。与切割划痕垂直方向的力学性能很高,然而与划痕平行方向的力学性能较低,这种性能差异是由表面单方向裂纹引起的,其裂纹的产生又与切割机理密切有关。金刚石线切割属于二体磨料磨损,其切割方式通常为塑性划痕,加之有少量脆性剥落。由于切割线的柔性,以及金刚石磨粒大小、形态、及分布的差异,切割过程则会出现切割的不连续性和不稳定性,并由此引起一些较大的表面裂纹。此外,划痕沟槽局部还会出现非晶态结构。提高金刚石线切割性能应从切割线磨粒角度来考虑。     

金刚石线锯切割单晶硅表面缺陷与锯丝磨损分析

采用电镀金刚石线锯对单晶硅进行了锯切实验,使用扫描电子显微镜对单晶硅锯切的表面缺陷与锯丝失效机理进行了研究,分析了走丝速度和工件进给速度对锯切单晶硅表面缺陷特征的影响.分析发现:线锯锯切的硅片表面缺陷主要有较长较深的沟槽、较浅的断续划痕、材料脆性去除留下的表面破碎及个别较大较深的凹坑.走丝速度增大,工件进给速度降低,锯...     

保温时间对Pr6O11刻蚀金刚石单晶的影响

为研究保温时间对Pr₆O₁₁刻蚀金刚石单晶的影响,在900 ℃和N₂中将Pr₆O₁₁与金刚石混合物在不同保温时间下加热,以刻蚀金刚石单晶,通过刻蚀后金刚石单晶的表面形貌、刻蚀深度、单颗粒抗压强度表征刻蚀效果。结果表明:Pr₆O₁₁能促进金刚石表面的刻蚀,其刻蚀程度和最大刻蚀深度随保温时间延长而加深。当保温时间为120 min时,金刚石{111}面和{100}面的刻蚀坑分别为阶梯状倒金字塔形和蜂窝状,最大刻蚀深度分别为15.07 μm和4.27 μm。金刚石的单颗粒抗压强度随保温时间延长而不断下降,但Pr₆O₁₁刻蚀后金刚石的单颗粒抗压强度高于不加刻蚀剂刻蚀和在空气中直接刻蚀后的单颗粒抗压强度。      

环形电镀金刚石线锯研究

环形电镀金刚石线锯是将金刚石磨粒固着于环形钢丝基体上的一种切割工具。使用自制的环形电镀金刚石线锯进行多晶硅的切割试验,阐述了钢丝基体材料的选择,焊接方法,环形电镀金刚石线锯的制作工艺。采用切割工艺参数为:锯丝线速度20～40 m/s,工件进给速度2～10 mm/min,锯丝张紧力60～100 N。试验表明:硅片表面平整光滑,表面粗糙度Ra达到0.328～0.562μm,体现出环形金刚石线锯切割的良好特性。     

用复合电镀法制造电镀金刚石锯丝的实验研究

固结磨料金刚石线锯切割技术有望在将来广泛地应用于硅晶体等硬脆材料的切割,而高性能的固结磨料金刚石锯丝的研制是此技术发展应用的关键.本文选用以瓦特液为基础的光亮镍镀液,采用复合电镀法试制了电镀金刚石锯丝,制定了锯丝的电镀工艺,分析了上砂电流密度和上砂时间对锯丝表面金刚石磨粒密度和镀层与基体间结合力的影响.结果表明,获得表面磨粒分布均匀、结合力良好的电镀金刚石锯丝的最佳电流密度范围为1.5 A/dm2～2.0 A/dm2,其预镀、上砂与加厚镀时间依次为6 min、8 min～10 min和18 min.     

ISOTROPIC TEXTURING OF POLYCRYSTALLINE SILICON WAFERS

An isotropic etching technique of texturing silicon solar cells has been applied to polycrystalline silicon wafers with different acid concentrations. Optimal etching conditions have been determined by etching rate calculation, scanning electron microscope (SEM) image and reflectance measurement. The surface morphology of the textured wafers varies in accordance with the different etchant concentration which in turn leads to the dissimilarity of etching speed. Textured polycrystalline silicon wafer surfaces display randomly located etched pits which can reduce the surface reflection and enhance the light absorption. The special relationship between reflectivity and etching rate was studied. Reflectance measurements show that isotropic texturing is one of the suitable techniques for texturing polycrys talline silicon wafers and benefits solar cells performances.     

电镀金刚石线锯使用性能的试验研究

为评价电镀金刚石线锯的使用性能,搭建恒力进给式金刚石线锯性能评价试验机,对编号为Ⅰ、Ⅱ的2种基体直径相同的电镀金刚石线锯进行单晶硅切片试验,记录切片时间,计算锯切效率,利用粗糙度仪、光学显微镜、扫描电子显微镜分别测量硅片表面粗糙度、锯缝宽度及锯丝表面磨粒脱落率。试验结果表明:金刚石线锯性能评价试验机能够定量评价电镀金刚石线锯的使用性能;Ⅰ号线锯的锯切效率比Ⅱ号线锯的高13.6%;用Ⅱ号线锯切片得到的硅片走丝方向、进给方向的表面粗糙度分别比用Ⅰ号线锯的小17.5%、10.8%;Ⅰ号线锯的锯缝宽度比Ⅱ号线锯的小3.8%;Ⅱ号线锯的使用寿命比Ⅰ号线锯的长;Ⅰ号线锯的磨粒脱落率是Ⅱ号线锯的2.1倍。      

悬浮上砂金刚石线锯的锯切性能试验分析

采用不同上砂位置的悬浮上砂电镀金刚石线锯对单晶硅进行锯切试验,记录锯切时间,计算锯切效率,对比不同上砂位置锯丝的锯切性能。用扫描电镜对锯丝上砂及磨损情况进行观测,用表面粗糙度仪对硅片表面粗糙度进行测量。试验结果表明:不同上砂位置的锯丝的磨粒密度相差较大,上砂位置靠近上砂槽体中心的锯丝磨粒密度最大;磨粒密度较大的锯丝的锯切效率较高。磨粒密度为585 颗/mm的锯丝锯切效率为4.949 mm2/min,比磨粒密度为446 颗/mm的锯丝锯切效率(2.158 mm2/min)提高了138%;用磨粒密度不同的锯丝加工出的硅片表面质量差别不大;锯丝的磨损及损伤形式主要是磨粒的磨损、磨粒的脱落及锯丝镀层的磨损与损伤。