硅片加工技術(shù)

前言

　　目前世界光伏產(chǎn)業(yè)以31.2%的年平均增長(zhǎng)率高速發(fā)展，位于全球能源發(fā)電市場(chǎng)增長(zhǎng)率的首位，預(yù)計(jì)到2030年光伏發(fā)電將占世界發(fā)電總量的30%以上，到2050年光伏發(fā)電將成為全球重要的能源支柱產(chǎn)業(yè)。各國(guó)根據(jù)這一趨勢(shì)，紛紛出臺(tái)有力政策或制訂發(fā)展計(jì)劃，使光伏市場(chǎng)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的格局。目前，中國(guó)已經(jīng)有各種光伏企業(yè)超過1000家，中國(guó)已成為繼日本、歐洲之后的太陽能電池生產(chǎn)大國(guó)。2008年，可以說是中國(guó)光伏材料產(chǎn)業(yè)里程碑式的一年。由光伏產(chǎn)業(yè)熱潮催生了上游原料企業(yè)的遍地開花。一批新興光伏企業(yè)不斷擴(kuò)產(chǎn)，各地多晶硅、單晶硅項(xiàng)目紛紛上馬，使得中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出繁華景象?！　“l(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，人才是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。硅材料和光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與人才培養(yǎng)相對(duì)滯后的矛盾，造成了越來越多的硅材料及光伏生產(chǎn)企業(yè)人力資源的緊張；人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)是課程，而教材對(duì)支撐課程質(zhì)量舉足輕重。作為新開設(shè)的專業(yè)，沒有現(xiàn)成的配套教材可資借鑒和參考，編委會(huì)根據(jù)硅技術(shù)專業(yè)崗位群的需要，依托多家硅材料企業(yè)，聘請(qǐng)企業(yè)的工程技術(shù)專家開發(fā)和編寫出了硅材料和光伏行業(yè)的系列教材。　　本系列教材以光伏材料的主產(chǎn)業(yè)鏈為主線，涉及硅材料基礎(chǔ)、硅材料的檢測(cè)、多晶硅的生產(chǎn)、晶體硅的制取、硅片的加工與檢測(cè)、光伏材料的生產(chǎn)設(shè)備、太陽能電池的生產(chǎn)技術(shù)、太陽能組件的生產(chǎn)技術(shù)等。　　本系列教材在編寫中，理論知識(shí)方面以夠用實(shí)用為原則，淺顯易懂，側(cè)重實(shí)踐技能的操作?！　”緯饕怨杵a(chǎn)理論為基礎(chǔ)，以當(dāng)今硅材料生產(chǎn)發(fā)展的現(xiàn)狀為參照，從實(shí)際工藝角度對(duì)硅片生產(chǎn)全過程進(jìn)行了比較系統(tǒng)的介紹，旨在使讀者能夠?qū)杵a(chǎn)有一個(gè)全貌的認(rèn)識(shí)，能具備硅片生產(chǎn)工藝與檢驗(yàn)的基本知識(shí)，并對(duì)各種設(shè)備和工藝過程有所了解?！　”緯⒅乩碚撆c實(shí)踐的緊密結(jié)合，以職業(yè)崗位能力為主線貫穿全書，面向工作過程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，突出應(yīng)用性和實(shí)踐性?！　”緯勺鳛楦呗毟邔Ｌ柲芄夥a(chǎn)業(yè)硅材料技術(shù)專業(yè)學(xué)生的教材，同時(shí)可作為企業(yè)對(duì)員工的崗位培訓(xùn)教材，也可作為相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考學(xué)習(xí)。　　本書由康自衛(wèi)、王麗主編。其中康自衛(wèi)編寫了第1、2、3、4章；樂棟賢編寫了緒論和第5章；張東編寫了第6章；王麗編寫了第7章和相關(guān)附錄。本書由陳元進(jìn)、劉秀瓊主審。參加審稿的老師提出了許多寶貴意見和建議，在此表示衷心的感謝。

內(nèi)容概要

本書主要從實(shí)際工藝的角度對(duì)硅片生產(chǎn)全過程進(jìn)行了比較系統(tǒng)詳細(xì)的介紹，包括硅單晶的基本特性和晶體結(jié)構(gòu)，硅片生產(chǎn)設(shè)備的種類、性能及其使用方法，硅單晶從滾磨與開方、切割、研磨、拋光、清洗一直到檢驗(yàn)包裝的整個(gè)生產(chǎn)過程與管理，其中針對(duì)太陽能硅片的生產(chǎn)有適當(dāng)?shù)慕榻B，通過這些介紹，旨在使讀者能夠?qū)杵a(chǎn)有一個(gè)全貌的認(rèn)識(shí)，能具備硅片生產(chǎn)工藝與檢驗(yàn)的基本知識(shí)，對(duì)各種設(shè)備儀器和工藝過程有所了解，有條件時(shí)可以通過實(shí)習(xí)掌握部分設(shè)備儀器的使用技能。     本書可作為高職高專太陽能光伏產(chǎn)業(yè)硅材料技術(shù)專業(yè)的教材，同時(shí)也可作為中專、技校和從事硅片生產(chǎn)的企業(yè)員工的培訓(xùn)教材，還可供相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

緒論 　0.1　硅 　0.2　硅單晶 　0.3　硅片 第1章　晶體滾磨與開方 　1.1　晶體與磨削加工 　1.2　硅片主、副參考面的制作 　1.3　滾磨開方設(shè)備 　1.4　滾磨開方工藝過程 　本章小結(jié) 　習(xí)題 第2章　晶體切割 　2.1　硅單晶晶體結(jié)構(gòu) 　2.2　硅單晶的定向切割 　2.3　硅單晶切割工序相關(guān)硅片參數(shù) 　2.4　硅單晶內(nèi)圓切割工藝 　2.5　硅單晶多線切割工藝 　本章小結(jié) 　習(xí)題 第3章　硅片研磨 　3.1　硅片邊緣倒角 　3.2　硅片研磨工藝及其設(shè)備 　3.3　硅片熱處理 　本章小結(jié) 　習(xí)題 第4章　硅片拋光 　4.1　硅拋光片特性參數(shù) 　4.2　硅片的化學(xué)減薄 　4.3　硅片拋光方法和設(shè)備 　4.4　硅片拋光工藝過程 　本章小結(jié) 　習(xí)題 第5章　硅片清洗 　5.1　硅片清洗基本概念 　5.2　硅片清洗處理方法 　5.3　硅片清洗工藝 　5.4　純水制備系統(tǒng)簡(jiǎn)介 　5.5　化學(xué)試劑的安全使用 　本章小結(jié) 　習(xí)題 第6章　硅片檢驗(yàn)與包裝 　6.1　硅片檢驗(yàn)基本知識(shí) 　6.2　硅片電學(xué)參數(shù)檢驗(yàn) 　6.3　硅片表面取向檢驗(yàn) 　6.4　硅片幾何參數(shù)檢驗(yàn) 　6.5　硅片表面質(zhì)量檢驗(yàn) 　6.6　硅片氧化誘生缺陷檢驗(yàn) 　6.7　硅片檢驗(yàn)設(shè)備舉例 　6.8　硅片包裝與運(yùn)輸 　本章小結(jié) 　習(xí)題 第7章　硅片生產(chǎn)管理與質(zhì)量控制 　7.1　硅片生產(chǎn)過程管理 　7.2　硅片生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理 　7.3　硅片生產(chǎn)工序控制 　7.4　硅片生產(chǎn)質(zhì)量分析 　本章小結(jié) 　習(xí)題 附錄Ⅰ　硅片生產(chǎn)加工名詞術(shù)語 附錄Ⅱ　硅片生產(chǎn)加工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　硅片在轉(zhuǎn)動(dòng)的上、下研磨盤問作行星運(yùn)動(dòng)，借助上磨盤的壓力與磨料作相對(duì)滑動(dòng)摩擦，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片表面的磨削，即為雙面磨片機(jī)的基本原理?！　、垩心ヒ合到y(tǒng)研磨液系統(tǒng)包括研磨液桶，泵和研磨液傳輸裝置?！　⊙心ヒ河赡チ?、水和助磨劑按一定比例配制而成。和多線切割的砂漿一樣，研磨液也需要進(jìn)行充分的攪拌，只是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不需要那么長(zhǎng)的時(shí)間罷了。通常研磨液是現(xiàn)用現(xiàn)配，也可集中配制以便于管理。和多線切割液一樣，研磨液一旦配制也就需要不停地?cái)嚢枰员苊獬恋聿⑹蛊渚鶆??！　∶颗_(tái)磨片機(jī)可以配一個(gè)小型的帶攪拌的研磨液桶和砂泵，研磨液經(jīng)過濾后由砂泵抽向磨片機(jī)，通過磨片機(jī)的傳輸管道輸送到上、下磨盤之間，也就是研磨區(qū)間內(nèi)，研磨液中的磨料與硅片產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦而達(dá)到磨削效果?！　」杵心ビ玫哪チ贤ǔＪ墙饎偵埃雌淞６却笮∮胁煌男吞?hào)，使用得最多的是W10、W14和W20的金剛砂磨料，這是老標(biāo)準(zhǔn)的分級(jí)劃分?，F(xiàn)行國(guó)標(biāo)GB／T2481.2-1998中對(duì)磨料的粒度組成、分級(jí)及其檢測(cè)方法都進(jìn)行了新的規(guī)范。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將以往w系列的分級(jí)方法改為了與國(guó)際接軌的F系列分級(jí)，硅片研磨常用磨料對(duì)應(yīng)為F500、F600和：F800?！　∧チ狭６却?，磨削速度就快，但是表面就相對(duì)粗糙，研磨損傷層也大；磨料粒度小，磨削速度就慢，但是表面粗糙度有所改善，損傷層也淺，不過太低的磨削速率會(huì)使生產(chǎn)效率下降，不適于規(guī)模生產(chǎn)。　?、芸刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)包括對(duì)機(jī)器主軸及行星傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的控制、上磨盤升降的控制和研磨速率的控制。　　主軸及行星傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度兩個(gè)要素都是可以根據(jù)所研磨的硅片類型及工藝狀況而進(jìn)行改變和調(diào)節(jié)的。　　上磨盤的升降用氣壓控制，當(dāng)裝片、卸片及清潔處理磨盤等作業(yè)時(shí)，上磨盤升起，進(jìn)行相應(yīng)操作，研磨時(shí)上磨盤下降到位并與下磨盤作反向轉(zhuǎn)動(dòng)?！　⊙心サ乃俾士刂品从吃谠O(shè)備上主要是對(duì)研磨壓力、磨液流量及磨片機(jī)轉(zhuǎn)速的控制上?！　。?）硅片雙面研磨機(jī)工作原理和特點(diǎn)　　在雙面研磨機(jī)上，上、下研磨盤作相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，硅片在轉(zhuǎn)動(dòng)的上、下研磨盤問作既公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)的行星運(yùn)動(dòng)，借助上磨盤的壓力與磨料作相對(duì)滑動(dòng)摩擦，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片正反兩個(gè)表面的均勻磨削?！　‰p面研磨機(jī)具如下特點(diǎn)?！　、俟杵心ビ玫碾p面研磨機(jī)采用2～4臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以對(duì)上研磨盤、下研磨盤、齒圈、太陽輪單獨(dú)進(jìn)行調(diào)速，使研磨達(dá)到最理想的轉(zhuǎn)速比，其太陽輪相對(duì)于其他三個(gè)轉(zhuǎn)速的速比可作無級(jí)調(diào)速，使游輪可實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，滿足了不同研磨及修盤工藝的需求。

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無

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