摘要：碳化硅微粉是多線切割硅片中最主要的磨料，適合切割較硬、脆的材料。多線切割是由導輪帶動鋼線進行高速運動，由鋼線攜帶砂漿進行研磨的切割方式，而砂漿就是懸浮液（PEG）和碳化硅（SiC）的混合物，當切割完畢后新砂漿變成廢舊砂漿，如果把廢砂漿丟棄會造成極大的環境污染而且對成本降低也不利，所以目前光伏行業的發展趨勢是使用回收碳化硅，本文討論了不同比例的回收碳化硅對硅片質量的影響。

       引言：
       砂漿就是懸浮液（PEG）和碳化硅（SiC）的混合物，切割完的廢砂漿中由于含有較多的鐵粉、硅粉等雜質，并且參與切割后的許多碳化硅顆粒破損，直接再參與切割會對切割能力造成極大影響，從而影響硅片質量，所以需要對廢砂漿進行提煉，將里面的碳化硅及懸浮液進行再處理，然后將再處理后的碳化硅及懸浮液與新碳化硅、新懸浮液進行一定的比例混配再次切割，目前行業內一般回收碳化硅比例到60%-80%，回收切割液比例使用比例達到40%-90%，甚至100%。

       一、碳化硅中影響質量的參數

       硅片切割主要是鋼線攜帶砂漿進行研磨的滾動式切割，而起主導作用的就是砂漿中的碳化硅，由于切割中碳化硅會與硅發生碰撞、摩擦，使得碳化硅部分顆粒不斷的磨損及破碎，從而影響了硅片切割的質量。在碳化硅幾個主要的參數當中，硬度、粒型、粒徑、圓形度及微粉含量在切割中起到了至關重要的作用，碳化硅硬度是受碳化硅生產的原料的硬度決定的，冶煉時間的長短決定了碳化硅的硬度，如果硬度過低，在切割過程中與硅碰撞摩擦，會導致顆粒被磨平鈍化，導致切割能力不足，最終會使硅片產生鋸痕；粒型與其破碎的工藝相關，如果顆粒當中長條狀、扁平狀顆粒較多，切割過程中就不會起到對硅的滾動摩擦，從而使切割能力下降，造成硅片鋸痕、切斜的發生；碳化硅生產過程中無法對相同粒徑的顆粒進行集中分離，但是顆粒較大與顆粒較小的碳化硅對切割質量都有不利影響，所以都會要求中值粒徑在某一范圍內；圓形度及微粉含量在回收碳化硅中體現尤為明顯，圓形度表征的是碳化硅棱角的鋒利程度，在硅片切割時，如果圓形度較大，即棱角平滑，會使切割能力不足導致硅片鋸痕的產生；碳化硅的制作過程中尤其是碳化硅從廢砂漿回收過程中，微粉很難處理干凈，一般指粒徑小于2μm的顆粒，微粉存在過多的話，切割過程中微粉會對碳化硅形成包裹，從而使碳化硅的切割能力下降，影響硅片質量。

       二、機床試驗部分

       使用相同的設備對156*156mm多晶硅塊進行切割，對比不同回收碳化硅比例下的硅片切割質量情況，回收碳化硅比例50%、60%、65%，回收切割液比例90%、鋼線型號0.13mm，相同的工藝參數、相同的砂漿更新量的條件下進行，同時使用掃描電鏡、貝克曼粒徑分析儀、馬爾文3000圓形度儀對碳化硅顆粒進行了圓形度、粒徑及微粉含量等的檢測，同時對比了不同回收碳化硅比例的廢砂漿中硅粉、鐵粉及硅片質量的檢測。

       三、試驗結果分析

       1．取GC1200#新碳化硅和切割后回收碳化硅各一組樣品進行粒度及圓形度檢測，從圖中可以看出切割前后碳化硅粒度分布無明顯區別。        從圖3、圖4中看出回收碳化硅的圓形度值由于切割中磨損數值明顯高于新碳化硅，數值約相差0.1um。        從圖5、圖6中觀察抽測的新舊碳化硅中小于2um微粉含量情況，由于回收碳化硅處理工藝決定，回收碳化硅中微粉較新碳化硅中微粉略多2-3%。

       2．根據試驗部分，分別抽測切割完畢后的3組廢砂漿若干次進行檢測，檢測后發現不同回收砂比例切割后的廢砂漿中所含鐵粉有較大差別，因為回收砂比例增大后回收砂對切割質量產生一定的影響，導致鋼線摩擦加大，使鐵粉含量增加。

       四、不同回收砂比例對硅片質量的影響

       從上述檢測結果不難看出，隨著回收砂比例的增大，鋼線磨損增加，導致切割末端鋼線直徑變小，斷線的幾率也就隨之增大；而且隨切割時間的推移，碳化硅顆粒不斷破碎磨損，切割能力必定有所降低，那么硅片出現鋸痕的幾率就會增加，并且參加完整個切割過程后，膠面出刀部位很容易出現硅片小崩邊現象。

       1．根據機床試驗部分對切割后的硅片若干組樣品進行鋸痕檢測，從檢測結果看出硅片鋸痕值都能滿足生產標準要求，但是不同回收砂比例切割后的硅片鋸痕有一定區別，回收砂比例越大，鋸痕越大，基本呈線性關系，每提高10%比例的回收砂，硅片鋸痕值增大約0.8um。

       2．根據機床試驗部分對切割后的硅片若干組樣品進行TTV檢測，從檢測結果看出硅片TTV值都能滿足生產標準要求，但是不同回收砂比例切割后的硅片TTV有一定區別，回收砂比例越大，TTV值越小，因為回收砂比例增大后對硅的磨損普遍下降尤其是入線口處，每提高10%比例的回收砂，硅片TTV值減小約1.5um。

       3．由硅片TTV和鋸痕檢測不難發現，不同回收砂比例切割硅片質量參數有不同之處，但是都符合生產質量的要求。而對應不同回收碳化硅使用比例所切割的合格率為95.45%、95.62%、95.23%。隨著回收砂比例的增大，切割質量并未見多大影響，而且也并不是隨比例增加呈線性關系。

       五、結論

       通過試驗數據可以看出，其它切割條件相同，使用不同回收砂比例切割，如果質量不穩定會使硅片切斜的幾率增大，導致鋸痕增大，同時增大回收砂比例也會對膠面出刀小崩邊有一定影響。如果回收砂質量穩定的前提下，增大回收砂比例對硅片TTV有好的影響，但會使硅片鋸痕稍偏大，也會不同程度的影響硅片小崩邊尤其是出刀膠面小崩邊會增多，如果工藝調試的比較匹配不會對切割合格率造成影響，而且隨著回收砂比例的增大，對硅片切割成本有較大貢獻。