Influência dos parâmetros de serramento com fio diamantado no corte de silício

Abstract

A busca por alternativas renováveis para o suprimento da demanda energética mundial intensificou o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica. No entanto, o alto custo, principalmente de fabricação dos painéis, impede a massificação e difusão da tecnologia da energia solar. Nesse sentido, a busca por meios de fabricação mais eficientes e custo-efetivos incentivou o desenvolvimento do processo de corte do silício com múltiplos fios, visto que a produção dos wafers é uma das etapas críticas para a redução do custo de fabricação das células fotovoltaicas. O corte com múltiplos fios por fio diamantado ganhou espaço devido a suas vantagens sobre a técnica por suspensão abrasiva. A busca pela redução dos custos incentiva também o estudo do processamento de silício policristalino, visto que esse tem o preço de produção menor quando comparado com o silício monocristalino. Porém, as células policristalinas fabricadas hoje tem eficiência significativamente menor do que as fabricadas com monocristais, o que promove a pesquisa por maneiras de aumentar a eficiência destas células. O objetivo deste trabalho foi caracterizar e avaliar a possibilidade de remover por meio do processamento a laser os danos causados a superfície do silício policristalino pelo corte com fio diamantado. O corte com fio diamantado para silício policristalino produz uma superfície com regiões de crateras, área de remoção frágil, e regiões de ranhuras livres de dano, área de remoção dúctil. A superfície usinada do silício quando submetida ao processamento laser sofre fusão do material, a qual gera irregularidades na superfície e que aumentam com o aumento de potência laser, com consequente aumento da rugosidade média. O cavaco de silício policristalino apresentou forma tanto de fragmentos quanto de lamelas, de modo que confirma a ocorrência de ambos modos de remoção frágil e dúctil, respectivamente. Isto se torna evidente ao observar o espectro Raman, o qual mostrou que cavacos fragmentados apresentam predominantemente fase Si-I e cavacos alongados são totalmente amorfos (a-Si). Por fim, foram observados os principais mecanismos de desgaste do fio diamantado, podendo citar como principais: deformação e remoção da matriz de níquel, exposição e achatamento e arrancamento de grão de diamante. O processamento a laser da superfície do silício policristalino apresenta grande potencial para a remoção de danos causados pelo corte com fio diamantado.