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Diamantdraht-Squarer entwickelt und
arbeitet an entsprechenden Wafersägen.
Die japanische Firma Toyo Advanced
Technologies Co. Ltd. bietet ebenfalls
schon Sägewerkzeuge mit Diamantdraht
an, andere Hersteller sind eifrig bemüht,
mitzuhalten. Noch ist das Verfahren
zwar nicht reif für den großen Auftritt,
doch ein Anfang ist gemacht.
Leider ist es nicht so, dass man für den
Umstieg von Slurry- auf Diamanttechnik
einfach nur den Draht auswechseln
müsste. Auch die Maschinen müssen anderen
Anforderungen genügen.
Vor und zurück
Der Vorteil beim Diamantdraht ist,
dass das komplizierte Zuführen des Slurry
entfällt; die Versorgung mit Kühlflüssigkeit
ist vergleichsweise trivial. Nachteil:
Diamantdraht reagiert sehr sensibel
auf Schwankungen und Bewegungen. Die
auch beim Slurry-Verfahren schon komplizierte
Führung der Drahtläufe wird
noch komplizierter, denn unsaubere Führung
führt zu unsauberen Sägekanten.
Außerdem sollte das Spulensystem
von Diamantdrahtsägen in beide Richtungen
rotieren können. Bei Verwendung
von Slurry läuft der Draht üblicherweise
nur in eine Richtung, doch dafür sind
in einer Maschine auch 300 bis 350 Kilometer
davon aufgewickelt. Meyer Burger
hingegen hat Sägen im Sortiment, die
den Draht 600 Meter vorwärts und dann
590 Meter in die Gegenrichtung laufen
lassen, wodurch sie mit insgesamt rund
200 Kilometer Drahtdurchlauf auskommen,
der sich zudem langsamer abnutzt.
Beim Einsatz von Diamantdraht reichen
mit diesem Vor- und Zurückfahren nach
Angaben von Meyer-Burger-Mitarbeiter
Roman Bloch viereinhalb bis sechs Kilometer
für das Zerschneiden eines Meters
Ingot. Somit müssen auch die Spulen der
Säge seltener ausgewechselt werden, wodurch
sich viel Zeit sparen lässt.
Abgesehen von dem teuren Werkzeug
hat das Sägen mit Diamantdraht durchaus
auch noch weitere Nachteile. Die Wafer
haben eine rauere Oberfläche und scheinen
zumindest auf den ersten Blick mit
Sägespuren übersät. »Das täuscht nur«,
versichert Bloch, dieser Eindruck entstehe
durch den Wechsel der Sägerichtung.
Doch von Meyer Burger selbst durchgeführte
Untersuchungen haben ergeben,
dass mit Diamantdraht geschnittene Wafer
insbesondere aus multikristallinem
Material weitaus bruchempfindlicher sind
als die im Slurry-Verfahren hergestellten.
Dafür haben sie allerdings eine viel geringere
Dichte an Mikrorissen. Da sich die
mechanischen Eigenschaften der Wafer
allerdings durch das Wegätzen der äußeren
Schicht in der Zellproduktion nochmals
deutlich verändern, lassen sich tragfähige
Aussagen über die Vor- und Nachteile
der verschiedenen Sägeverfahren erst
nach sorgfältiger Auswertung des gesamten
Verarbeitungsprozesses einschließlich
der Modulproduktion erwarten.
Geschwindigkeit entscheidet
Ein potenzieller Vorteil von Diamantdraht
ist das Recycling. Beim Wafering
gehen fast 50 Prozent des Siliziums verloren.
Ein Weg zur Wiederverwendung
dieses Siliziumabfalls war für die Solarindustrie
lange Zeit so etwas wie die Suche
nach dem Heiligen Gral. Dank dramatisch
gesunkener Siliziumpreise hat sich
dies relativiert, ist aber immer noch ein
wichtiger Punkt. Beim Sägen mit Slurry
aber mischt sich der Siliziumabrieb mit
dem Siliziumkarbid, eine Rückgewinnung
ist deshalb praktisch bislang nicht
durchführbar.
Beim Sägen mit Diamantdraht sieht
das hingegen anders aus. Bei Glykol als
Kühlmittel dürfte eine Rückgewinnung
kompliziert und teuer werden, bei Wasserkühlung
hingegen scheint Siliziumrecycling
machbar. Eine Lösung von der Stange
gibt es allerdings auch hier noch nicht,
mehrere Forscherteams arbeiten momentan
an verschiedenen Ansätzen. Probleme
bereiten hierbei die Oxidation und andere
chemische Prozesse des beim Sägen pulverisierten
Siliziums sowie metallische Verunreinigungen
durch den Draht.
Ein nutzbares Verfahren zur Wiederverwertung
des Sägestaubs könnte auch
deshalb wichtig sein, weil der Diamantdraht
sich kaum verschlanken lässt. Die
gegenwärtige Standardstärke des Diamantdrahtes
beträgt nach Angaben von
Roman Bloch 140 Mikrometer (davon
20 Mikrometer Diamantschicht). Wäh-
Raue Schale: Der Kern eines Diamantdrahts unterscheidet
sich nicht vom Standarddraht. Den Unterschied
macht die Beschichtung mit Diamantkörnern.
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PHOTON Juni 2011 87