[發明專利]一種晶體硅的線切割的方法

在審

• 申請號: 201611154712.4
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106738395A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 崔三觀;程正景;楊恒;韓秋生
• 申請（專利權）人: 揚州榮德新能源科技有限公司
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司11225
• 代理人: 張皓,師楊

技術領域

本發明涉及晶體硅太陽能電池技術領域，更具體地，涉及一種晶體硅的線切割的方法。

背景技術

隨著社會的發展，太陽能光伏產業逐步成為一種新的主導產業。在太陽能硅片線切割生產過程中，目前行業普遍使用的切割硅片的鋼線主要還是橫截面為圓形或橢圓形的普通直鋼線，如公開號為CN103192462A、CN102275232A所述切割方法就是采用普通直鋼線的砂漿切割技術。需投入大量砂漿，慢臺速切割，產量低、成本高，在切割硅塊時，碳化硅顆粒缺少附著力，容易從鋼線表面脫落，鋼線在硅塊入線口會引起漿料的飛濺，進而降低砂漿攜帶，影響切割品質。因而采用普通直鋼線的切割速度慢，砂漿單耗大，產品合格率低。

目前市場對硅片的需求持續旺盛，硅片供給側緊張，業內硅片企業全力追趕產能，因投入設備擴產成本高、周期長，故主要還是從提升工藝臺速、挖掘現有產能潛能入手，但如單方面提高臺速、縮短工藝切割時間，硅片的切割品質會急速惡化、合格率嚴重下降，造成生產成本的上升，依然無法提高企業盈利能力。

目前金剛線切割單晶硅的工藝正在逐漸推廣，但金剛線切割多晶硅的工藝幾乎沒有，主要原因在于現有切割機臺的性能設計缺陷，如轉用金剛石線切割，需投入較大的資金對現有切片設備進行全面升級改造，且改造后的設備穩定性不好，產品合格率低。

另外，多晶硅雜質高、切割難度比單晶硅大，現有金剛線切割工藝的輔料成本和切割技術相對于普通直鋼線砂漿切割并無成本優勢。更關鍵的是金剛線切割多晶硅片電池制絨技術(黑硅技術，濕法制絨)雖有突破，但需投入大量資金升級改造、淘汰現有的電池設備，目前還不具備量產推廣的技術和成本優勢，因而金剛線切割多晶硅片需求疲軟。

基于此，業內因地制宜為改善鋼線帶砂能力而逐步開發出波紋鋼線、螺旋鋼線和結構鋼線等，此類鋼線對提高帶砂能力有所幫助，但因這些鋼線具有一定波形，如無與之匹配的切割工藝，在多線切割中極易出現間歇性線痕或TTV(總厚度偏差)異常，對提速增產降本的貢獻遠遠達不到預期。如公開號CN103448154A所述螺旋線切割工藝技術，臺速和輔料成本依然有很大改進空間。

發明內容

[技術問題]

本發明致力于開發一種晶體硅的線切割方法，所述方法采用結構線進行切割，有效提高切割速度和切割效率，提高成品率，降低砂漿等輔料成本，改善切片盈利能力。

[技術方案]

根據本發明的一個方面，提供了一種晶體硅的線切割方法，所述方法通過線切割機進行，并包括以下步驟：

(1)在線砂漿的配制

配制在線砂漿，所述在線砂漿為包含聚乙二醇和碳化硅顆粒的混合砂漿，密度為1.660-1.675kg/L，粘度為220-260mPa·s；

(2)導輪加工

開槽夾角為70-80°，槽深為190±10μm，槽距補償為7-17μm以及V或U型槽的開槽工藝加工所述線切割機的導輪；

(3)晶體硅切割

設定結構線的速度為9.5-15m/s，張力為R/L：25-20N/18-24N，待切割晶體硅的進給速度為0.255-0.500mm/min，所述在線砂漿的流量為110-150kg/min，在線砂漿的溫度為17-23℃。在切割前依硅塊有效切割長度和砂漿更換系數添加砂漿，即砂漿添加量＝有效切割長度*砂漿更換系數，其中所述砂漿更換系數為0.3-0.4kg在線砂漿/mm。

在本發明中，在線砂漿主要包含切割液和砂，切割液的主要成分是聚乙二醇，砂主要由1500#SiC顆粒組成。砂漿原本不含水，但聚乙二醇吸水能力強，使用過程中可能會含有約1.5重量％的水，所述砂懸浮分散在切割液中。切割液主要起懸浮分散SiC，并冷卻切割過程產生的熱量并潤滑硅片的作用。

在本發明中，所述線切割機包括走線系統、進給系統、砂漿系統和控制系統。其中，所述走線系統主要包括放線室、收線室、導輪和大小滑輪，結構線從放線室引出，經大小滑輪到達導輪各槽組成切割線網后經滑輪返回收線室；所述進給系統包括工件平臺，其負載待加工切割的晶棒按工藝程序進給下壓至上述切割線網以實現晶體硅的切割；所述砂漿系統從砂漿缸抽取在線砂漿，所述在線砂漿通過冷熱交換器達到工藝要求溫度、流量后經噴嘴均勻噴灑到線網上，起到切割硅棒、潤滑降溫作用，再從切割室回流到砂漿缸；所述控制系統主要完成走線、砂漿和進給系統等的自動控制，以達到按工藝全自動切割目的。