金剛石線鋸切割技術有切割速率高、環境負荷小等突出優點，已逐漸在單晶硅片切割生產中取代砂漿線鋸切割技術。但金剛石線鋸切割多晶硅片存在抗斷裂性能較差問題，是限制其應用發展的潛在障礙之一。本文針對這一問題系統地研究了金剛石線鋸切割多晶硅片沿切割紋方向和垂直切割紋方向的力學性能，包括表觀彎折彈性模量和抗斷裂性能，并探究了抗斷裂性能的改善方法。為通過參照加深理解，我們基本平行地對單晶硅片和砂漿線鋸切割硅片也進行了研究考察。用三點彎折測試法測量了硅片的表觀彎折彈性模量，并通過脈沖激振測試和彈性模量的各向異性計算，分析測量結果。結果表明，多晶硅片的彈性模量高于單晶硅片；硅片表觀彎折彈性模量低于其理論值，這是硅片表面粗糙度造成有效厚度降低的反應；硅片切割工藝和彎折方向與切割紋方向的關系都會對硅片的表觀彎折彈性模量造成可觀影響。進一步通過三點彎折測試法測量了各種硅片樣品的斷裂臨界應變，以之評價硅片的抗斷裂性能。結果顯示，與砂漿線鋸切割硅片相比，金剛石線鋸切割硅片在沿切割紋方向上臨界應變較高，但在垂直切割紋方向上更易斷裂；金剛石線鋸切割多晶硅片垂直切割紋方向的臨界應變上只有砂漿線鋸的57%，這將使其在電池生產過程中碎片率過高。為考察表面狀態對硅片臨界應變的影響，我們研究測量了經化學腐蝕拋光處理的金剛石線鋸切割多晶硅片，發現拋光顯著提高了硅片的臨界應變，且提高程度隨拋光加深而增大，與此同時臨界應變的分散度也明顯增大；此外還發現沿切割紋方向的提高效果優于垂直切割紋方向。研究發現，多晶硅片太陽電池制造中的酸刻蝕制絨過程對金剛石線鋸切割多晶硅片抗斷裂性能有顯著影響，大體上，富HNO3體系溶液制絨能提高硅片的臨界應變，而富HF體系溶液制絨卻會降低其臨界應變；此外減少刻蝕配方中水的比例以及提高過程溫度也有提高硅片臨界應變的效果。退火處理也能有效提高臨界應變，研究發現所需溫度并不高，400℃的低溫退火即可使金剛石線鋸切割多晶硅片的臨界應變提高到和砂漿線鋸切割多晶硅片相似的水平。文中對硅片斷裂機制及兩類改善硅片抗斷裂性能的機制進行了分析討論。
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