硅片激光切割方法和激光划片设备与流程

本发明涉及光伏电池加工，尤其涉及一种硅片激光切割方法和激光划片设备。

背景技术：

1、随着光伏电池技术的发展，越来越多的高效电池被研发出来，比如半片电池。这些半片电池在生产时，越来越多的厂家在制造过程中选择在硅片端将电池片一分为二，形成两个半片硅片，再制成半片电池。

2、激光切割硅片的过程中，激光由激光器产生后经扫描振镜引导，再经场镜聚焦成极小光斑。激光光斑拥有极高的功率密度，能将硅片瞬间加热至熔化、升华。因此，硅片能够轻松地被切除一条线后分成两半。然而在切割过程中，不可避免地在激光切割硅片的过程中，部分硅获得较高的能量后直接升华、飞溅，以粉尘的形式飘散。部分硅获得不充分能量后熔融堆积在切割线两侧，这时会在切割线两侧形成硅片凸起融渣在硅片表面。这些固化的融渣在硅片表面会影响电池后道工序，造成电池质量问题、影响电池性能等。因此急需一种切割方法来改善这种情况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硅片激光切割方法，有效的解决硅片凸起融渣堆积在硅片表面的问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、硅片激光切割方法，包括如下步骤：

4、控制第一激光沿切割路径移动，以对硅片进行切割；

5、控制第二激光沿消融路径移动，以消融硅片的凸起融渣，切割路径偏移预设距离n，以形成消融路径，n大于0，其中，发射第二激光的激光器的峰值功率小于发射第一激光的激光器的峰值功率。

6、通过发射第二激光的激光器的峰值功率小于发射第一激光的激光器的峰值功率，第二激光能够将第一激光切割硅片时产生的硅片凸起融渣被再次切割熔融，从而将硅片凸起融渣修整，避免硅片凸起融渣在硅片表面堆积，以降低对后序硅片使用过程中的影响。

7、在一些实施例中，发射第一激光的激光器的峰值功率为发射第二激光的激光器的峰值功率的10倍-50倍。

8、峰值功率与激光对硅片的作用能量成正比，峰值功率越大，激光的切割能力越强。消融时选用峰值功率较切割时的峰值功率低，即使用一个作用能量较弱的激光消融，将切割时产生的堆积的硅片凸起融渣再次升温熔融平整。若峰值功率过高会直接使硅瞬间升温太高，产生进一步地飞溅和升华等，则消融只会加大对硅片的破坏。

9、在一些实施例中，切割时激光器采用脉冲模式；切割时激光器采用的脉宽为10ns至500ns；平均功率为20w至100w；频率为100khz至5000khz。

10、采用脉冲模式，依据上述参数可以具有较大的峰值功率，以实现切割操作。

11、在一些实施例中，消融时激光器采用脉冲模式，消融时激光器采用的脉宽小于切割时激光器采用的脉宽；消融时激光器采用的频率大于切割时激光器采用的频率；消融时激光器采用的平均功率小于切割时激光器采用的平均功率。

12、消融时可以采用脉冲模式，通过上述的具体参数能够使消融时激光器的峰值功率小于切割时激光器的峰值功率。

13、在一些实施例中，消融时激光器采用脉冲模式，激光器采用的脉宽为1ns至50ns；平均功率为10w至50w；频率为1000khz至20000khz。

14、消融时可以采用脉冲模，在上述参数下能够实现消融时的峰值功率小于切割时的峰值功率，消融效果更好。

15、在一些实施例中，消融时激光器采用连续模式，消融时激光器采用的平均功率小于切割时激光器采用的平均功率；激光器采用的平均功率为10w至50w。

16、在采用连续模式时，在上述参数下能够实现消融时的峰值功率小于切割时的峰值功率。

17、在一些实施例中，预设距离n为10um至50um。

18、硅片凸起融渣的直径通常在20um至50um，切割10um至50um足以支撑修整硅片融渣，距离过大，容易损坏硅片；距离过小则无法修整硅片融渣

19、在一些实施例中，在控制第一激光沿切割路径移动，以对硅片进行切割的步骤中，包括：

20、控制第一激光沿直线切割硅片，以将硅片分割成两个半片硅片；

21、控制第一激光分别对两个半片硅片的直角沿斜线切割，以将两个半片硅片倒角，其中，直线与斜线形成切割路径。

22、先进行分离切割，在进行倒角切割，能够降低硅片的碎裂几率。

23、在一些实施例中，第一激光垂直于硅片的第一表面；

24、第二激光设有两个，两个第二激光均倾斜于硅片的第一表面，且相交于一点形成交汇点，交汇点位于硅片的第二表面的一侧，且远离硅片的第二表面，其中，一个第二激光垂直于一个消融路径，另一个第二激光垂直于另一个消融路径。

25、使第二激光的能量集中于第一表面的凸起融渣，可以减少硅片的损伤。

26、在一些实施例中，激光划片设备用于实现上述的硅片激光切割方法。

27、本发明的有益效果：

28、通过发射第二激光的激光器的峰值功率小于发射第一激光的激光器的峰值功率，第二激光能够将第一激光切割硅片时产生的硅片凸起融渣熔融，从而将硅片凸起融渣修整，避免硅片凸起融渣在硅片表面堆积，以降低对后续硅片使用过程中的影响。

技术特征：

1.硅片激光切割方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的硅片激光切割方法，其特征在于，发射所述第一激光的所述激光器的峰值功率为发射所述第二激光的所述激光器的峰值功率的10倍至50倍。

3.根据权利要求1所述的硅片激光切割方法，其特征在于，所述切割时所述激光器采用脉冲模式；所述切割时所述激光器采用的脉宽为10ns至500ns；平均功率为20w至100w；频率为100khz至5000khz。

4.根据权利要求1所述的硅片激光切割方法，其特征在于，所述消融时所述激光器采用脉冲模式，所述消融时所述激光器采用的脉宽小于所述切割时所述激光器采用的脉宽；所述消融时所述激光器采用的频率大于所述切割时所述激光器采用的频率；所述消融时所述激光器采用的平均功率小于所述切割时所述激光器采用的平均功率。

5.根据权利要求4所述的硅片激光切割方法，其特征在于，所述消融时所述激光器采用脉冲模式，所述激光器采用的脉宽为1ns至50ns；平均功率为10w-50w；频率为1000khz至20000khz。

6.根据权利要求1所述的硅片激光切割方法，其特征在于，所述消融时所述激光器采用连续模式，所述消融时所述激光器采用的平均功率小于切割时所述激光器采用的平均功率；所述激光器采用的平均功率为10w至50w。

7.根据权利要求1-6任一所述的硅片激光切割方法，其特征在于，所述预设距离n为10um至50um。

8.根据权利要求1所述的硅片激光切割方法，其特征在于，在控制所述第一激光沿所述切割路径移动，以对所述硅片进行切割的步骤中，包括：

9.根据权利要求1所述的硅片激光切割方法，其特征在于，所述第一激光垂直于所述硅片的第一表面；

10.激光划片设备，其特征在于，所述激光划片设备用于实现如权利要求1至9任一项所述的硅片激光切割方法。

技术总结本发明属于光伏电池加工技术领域，公开了一种硅片激光切割方法和激光划片设备，硅片激光切割方法包括如下步骤：控制第一激光沿切割路径移动，以对硅片进行切割；控制第二激光沿消融路径移动，以消融所述硅片的凸起融渣，所述切割路径偏移预设距离N，以形成所述消融路径，N大于0，其中，发射所述第二激光的激光器的峰值功率小于发射所述第一激光的激光器的峰值功率。激光划片设备用于实现上述的硅片激光切割方法，将硅片凸起融渣修整，避免硅片凸起融渣在硅片表面堆积，充分降低对后序硅片使用过程中的影响。技术研发人员：董雪迪,林佳继受保护的技术使用者：拉普拉斯（无锡）半导体科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13