金刚石切割多晶硅片的表面相变处理恢复-叶行方
Recovery of diamond wire sawn silicon wafers by a phase transformation process Xingfang Ye1 , Jinbing Zhang2 , Lang Zhou1* 1Institute of Photovoltaics,Nanchang University, Nanchang, China 2National Engineering Technology Research Center for Photovoltaics, LDK Solar Co.Ltd.,Xinyu, China 叶行方 1 章金兵 2 周浪 1* 1南昌大学光伏研究院 2国家光伏技术工程研究中心 Nov.10, 2018 金刚石切割硅片的表面相变处理恢复 CSPV 2018 500 600 700 800 900 20 25 30 35 40 45 50 55 Di am ond - c ut aft er etc hed S l urr y - c ut aft er etc hed Refl ec tan c e(% ) w av el eng th(nm ) The problem/phenomenon DWS SS - Insufficient light trapping - Cutting fringes remain visible 锯屑的 XRD衍射谱 (XRD spectra of the saw dust) 20 30 40 50 6015 25 35 45 55 2 d eg ree D W S sawdu s t In t en s i t y / a.u. SS sawdu s t am o rp h o u s si l i co n It is the smooth bands generated by scribing of diamond tips that make the difference ! 脆蹦区 brittle spalling scar 塑性光滑区 scribed smooth band 粗糙交界区 brittle cracking ridge 金刚石切割硅片的反光显微像更显其光学特征 An optical view of the DWS Si surface 显微拉曼光谱证据 400 450 500 550 600 650 Int ensit y (a.u .) Wav en umb er ( cm -1 ) SWS w afer c hipped-o ff port ion of DW S w afer s c ratc hed port ion of DW S w afer cry stall in e sil ico n am op ho us sil ico n 晶体硅 crystalline 非晶硅 amorphous The DWS Si surface consists of crystallne and amorphous phase 非晶硅占据大部 分面积 ！ 所以 . Therefore . Silicon is a material whose liquid form is denser than its crystalline form. Therefore it is believed that the liquid-structured surface layers on the smooth bands are denser, and hence more resistant to etching ! This is the origin of texturization problem faced by DWS mc-Si wafers. 所以 . Therefore. 由于硅是个液态 (非晶态）比晶态更致密的材料 —— 所以金刚石刮出来的非晶硅表面层比晶体硅更为 致密，从而更为抗腐蚀！ —— 这就是金刚石切割多晶硅片难以湿法酸刻蚀制 绒的原因 ！ 那么我们就通过退火使金刚石划痕表层恢复为晶体 结构如何？ Lets see what would happen if we crystallize the surface layer by annealing ! 300 400 500 600 700 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 c - S i a - S i Inten sity (a.u .) W av en u m b er ( cm -1 ) c - S i 400 C 300 400 500 600 700 - 10 00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 500 C a - S i Inten sity (a.u .) W av en u m b er ( cm -1 ) 300 400 500 600 700 0 2000 4000 6000 8000 600 C Inten sity (a.u .) W av en u m b er ( cm -1 ) 300 400 500 600 700 0 2000 4000 6000 8000 10000 700 C Inten sity (a.u .) W av en u m b er ( cm -1 ) 600℃/ 1hr 足矣！ enough ! 400℃ 500℃ 600℃ 700℃ 产线实施结果 （有添加剂） - 刻蚀深度 a b c 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Et che d de pth ( m) Wafer ty pes Sam ple 1 Sam ple 2 Sam ple 3 Average 金刚石切割片 处理金刚石切割片 砂浆切割片 Textured as-cut DWS wafer Textured pre-treated DWS wafer Textured as-cut SWS wafer 产线实施结果 （有添加剂） - 绒面形貌 表面相变处理金刚石切割片 金刚石切割片 砂浆切割片 400 500 600 700 800 900 20 30 40 50 Textu red pre-trea te d DW S w af er Textu red as-cut DW S w af er Reflec tiv ity (% ) Wavel en gth (n m) Textu red as-cut S W S w af er 产线实施结果 （有添加剂） - 表面光反射率 - 退火处理使制绒后反射率降低～ 2% Wafer Types Ave. I sc(A) Ave. Uoc(V) Ave. FF Ave. Effincy (%) as-cut DWS thermally pre-treated DWS as-cut SWS 8.9365 8.9756 9.0231 0.6401 0.6397 0.6356 79.34 79.67 79.79 18.47 18.62 18.63 产线实施结果 （有添加剂） - 太阳电池 I-V特性 各 400片平均 - 表面相变处理使金刚石切割硅片平均增效 0.15% - 类似结果在其它两家企业试行时也得到，增效 0.1～ 0.16% 结 语 1 、常规多晶硅太阳电池的性价比优势不容忽视。特别 是考虑到 CTM损失。如果如一些报告所指出，黑硅的努 力最终不过在组件上得到 2～ 3瓦的增益（这个增益的成 本 2~3元 /w !)。那么常规多晶硅光伏就不会被黑硅多晶 硅光伏淘汰。 2 、进一步优化表面相变预处理技术，并全局优化，充 分发挥金刚石切割多晶硅电池开压高的优势，有望省除 常规制绒添加剂，进一步降低常规多晶硅电池成本！ 相 变处理成本可以轻易做到 0.01元 /片 3 、欢迎企业基于本报告自行尝试应用！更欢迎企业与 我们合作联系共同进一步优化！ 谢谢关注 欢迎批评
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